유기분자를 이용한 그래핀 전하 중성화와 밴드갭 튜닝

전문가 제언

○ 독일 Max-Planck 연구소의 Camilla Coletti 연구그룹은 기대되는 신물질로 지금 가장 주목 받고 있는 그래핀(graphene)이 일렉트로닉스 물질로 활용될 수 있는 도핑 방법을 이 리뷰에서 제시하였다. 이들은 본래 전자도핑된 그래핀 표면에 유기분자들을 흡착시키는 것으로 홀(hole) 도핑하여 그래핀을 중성 상태로 변화시키는 과정을 ARPES(angle- resolved photoemission spectroscopy) 분석에서 직접적으로 보여주었다.

○ 유기분자 tetrofluorotetracyanoanoquinodimethane(F4-TCNQ)는 효과적인 p-type 도펀트로서 전자친화도(Eea=5.24eV)가 매우 높은 물질이다. 지금까지 OLED, 카본나노튜브와 같은 물질의 p-type 도펀트로 사용되어 왔다. 그런데 이 유기분자를 그래핀 위에 흡착시키면 F4-TCNQ가 홀 도핑을 하여 그래핀의 과도 전자를 보상하여 그래핀을 중성화 시키는 것을 다양한 분석기법을 통하여 실험적으로 보여주었다.

○ 이 리뷰는 SiC(0001) 위에 적층 성장된 그래핀은 그래핀 표면에 피복된 F4-TCNQ 분자의 두께를 조절함으로써 밴드 구조를 정교하게 튜닝 할 수 있음을 APRES의 π band 분석으로 입증한 것이다. 그래핀을 적층성장할 때 수반된 과도한 전자밀도는 그래핀 위에 피복된 F4-TCNQ 분자층의 두께를 0.8-nm-thick로 했을 때 완전히 중성으로 전환되었으며, 그래핀과 F4-TCNQ 분자층과의 전하 이동과정은 APRES, UPX, XPX, Raman 스펙트럼 분석을 통하여 교차적으로 입증하였다.

○ 두 겹 그래핀 층의 경우는 그래핀을 피복한 F4-TCNQ 분자층의 두께를 조절함으로써 밴드갭을 정교하게 튜닝 하여 진정한 반도체를 제작할 수 있는 길을 열었다. 밴드갭 튜닝은 단일층과 두 겹 그래핀 모두에서 가능하게 됨으로써 FET, 솔라셀 등 나노 일렉트로닉스에 적용할 수 있게 된 것이다. 이 리뷰는 APS의 “Physics”에서 미국 Lawrence 연구소의 Alexei Fedorov 박사가 “The all-organic route to doping graphene"의 타이틀로 그래핀 연구의 중요한 결과로 논평하였다. 국내의 그래핀 연구원 여러분들에게 귀중한 자료라 생각되어 이를 추천한다.

저자

C. Coletti at al

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

기초과학

연도

2010

권(호)

81(23)

잡지명

Physical Review: B

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

2354011~2354018

분석자

윤*중

분석물

• 유기분자를 이용한 그래핀 전하 중성화와 밴드갭 튜닝.pdf [246,066 byte]

이미지변환중입니다.