KR102573861B1 - 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법 - Google Patents

옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 2차원의 단층 또는 다층 박막 반도체 물질의 원하는 국소 위치에 나노 입자를 솔더링 재료로 사용하는 옵티컬 솔더링을 이용하여 결함 구조를 형성하고, 형성된 결함 구조에서 발생되는 포토루미네선스의 특성을 제어할 수 있는 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법은, 입자 또는 구조체에 2차원 박막 반도체층이 토핑되는 제 1 단계; 및 상기 2차원의 박막 반도체층의 원하는 국소 위치에 레이저를 조사하여 결함을 형성하는 제 2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법{METHOD FOR GENERATING AND CONTROLLING OPTICAL CHARACTERISTICS OF 2D　THIN FILM SEMICONDUCTOR MATERIAL IN DEFECT STRUCTURE USING OPTICAL SOLDERING}
본 발명은 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2차원의 단층 또는 다층 박막 반도체 물질의 원하는 국소 위치에 옵티컬 솔더링을 이용하여 결함 구조를 형성하고, 형성된 결함 구조에서 발생하는 포토루미네선스의 특성을 제어할 수 있는 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 2차원 박막 반도체 물질은 옹스트롬(Angstrom) 두께의 단일 원자층 박막 형성이 가능하며, 밴드갭을 가지고 있어 광전 효과를 일으킬 수 있는 특성이 있다.
하지만, 원자층 두께와 광전 효과 특성을 이용한 응용 제품 개발을 위해서는 해당 특성들을 원하는 위치에 국소적으로 발생시키고 조절하는 기술이 필요하다.
종래, 2차원 반도체 물질의 광전 효과 성질을 국소적으로 바꾸기 위해, 다음과 같은 다양한 방법들이 연구되고 있었다.
표면 화학 처리 방법은 전하를 가지고 있는 화학 물질로 2차원 반도체 물질의 표면을 처리함으로서 전하 도핑(Doping) 효과를 주어, 광전 효과 성질을 바꾸는 방법이다.
또한, 국소 변형(Local Strain) 방법은 2차원 반도체 물질을 나노-마이크로 구조체에 올려서 해당 위치에 국소 변형을 주고, 그에 따른 광전 효과 성질을 제어하는 방법이다.
또한, 이온 조사를 통한 결점 형성 방법은 가속된 이온을 2차원 반도체 물질에 조사하여 구성 원자를 제거하여 국소 결점을 형성하고, 해당 위치의 광전 효과 특성을 바꾸는 방법이다.
한편, 레이저 조사를 통한 결점 형성 방법은 고출력 레이저를 집중 조사함으로써 해당 위치에 결점을 형성하고, 해당 위치의 광전 효과 특성을 바꾸는 방법이다.
하지만, 이와 같은 방법들은 다음과 같은 문제점이 있었다.
표면 화학 처리 방법은 국소 위치에 선택적으로 광전 효과 특성을 제어하기가 난이한 문제점이 있었다.
또한, 국소 변형 방법은 국소 변형을 유발하는 구조체가 필요하며, 구조체-2차원 물질의 흡착 성질을 제어하기가 어려운 문제점이 있었다.
이온 조사를 통한 결점 형성 방법은 진공에서 이루어지며, 2차원 물질이 손상될 가능성이 있는 문제점이 있었다.
한편, 레이저 조사를 통한 결점 형성 방법은 고출력 레이저를 사용할 경우 2차원 물질이 손상될 가능성이 있는 문제점이 있었다.
게다가, 종래 방법들은 광전 효과 특성이 강하게 나타나는 단층 박막 반도체에만 적용이 가능하며, 다층 박막 반도체에는 적용할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 기존의 기술들은 광전 효과 특성 제어 가능 범위가 너무 넓거나, 2차원 물질 파괴 가능성이 있어 적용이 제한되는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0061884호
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 2차원의 단층 또는 다층 박막 반도체 물질의 원하는 국소 위치에 나노 입자를 솔더링 재료로 사용하는 옵티컬 솔더링을 이용하여 결함 구조를 형성하고, 형성된 결함 구조에서 발생되는 포토루미네선스의 특성을 제어할 수 있는 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법은, 입자 또는 구조체에 2차원 박막 반도체층이 토핑되는 제 1 단계; 및 상기 2차원의 박막 반도체층의 원하는 국소 위치에 레이저를 조사하여 결함을 형성하는 제 2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법은, 상기 결함에 입사되는 상기 레이저의 입사 전력과 입사 시간을 제어하여 상기 결함에서 광특성 변화가 생성되는 제 3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 상기 광특성 변화는 상기 결함에 부착되는 원소 혹은 분자 화학 종에 의해 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 상기 레이저의 입사 전력은 2.5 ㎽ ~ 15 ㎽ 이하이고, 상기 레이저의 입사 시간은 30초 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 상기 결함은 옵티컬 솔더링에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 상기 옵티컬 솔더링은, 상기 레이저의 조사에 의한 광 가열에 의해, 상기 2차원의 박막 반도체층에서 발생하는 열의 전달로 상기 입자 또는 구조체에 열 변형이 이루어지는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 상기 옵티컬 솔더링은, 열 변형이 이루어지는 상기 입자 또는 구조체에 상기 2차원의 박막 반도체층이 접착되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 상기 옵티컬 솔더링은, 상기 입자 또는 구조체에 접착된 상기 2차원의 박막 반도체층이 열 변형이 이루어지는 방향으로 당겨지는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 상기 옵티컬 솔더링은, 당겨진 상기 입자 또는 구조체의 양측에 크랙이 발생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 포토루미네선스는, 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에 의해 형성된다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법은, 입자 또는 구조체에 토핑된 2차원의 박막 반도체층의 원하는 국소 위치에 레이저의 조사에 의한 광 가열에 의해, 상기 2차원의 박막 반도체층에서 발생하는 열의 전달로 상기 입자 또는 구조체에 열 변형이 이루어지는 제 1 단계; 열 변형이 이루어지는 상기 입자 또는 구조체에 상기 2차원의 박막 반도체층이 접착되는 제 2 단계; 상기 입자 또는 구조체에 접착된 상기 2차원의 박막 반도체층이 열 변형이 이루어지는 방향으로 당겨지는 제 3 단계; 당겨진 상기 입자 또는 구조체의 양측에 크랙이 발생하여 결함이 형성되는 제 4 단계; 및 형성된 결함에 부착되는 원소 혹은 분자 화학 종에 의한 광특성 변화가 생성되는 제 5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 상기 입자는 나노 입자 또는 마이크로 입자인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 상기 구조체는 나노 구조체 또는 마이크로 구조체인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 상기 2차원 박막 반도체층은 단층 또는 다층인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 상기 입자는 빛의 흡수에 의해 2차원 박막 반도체가 가열될 수 있는 온도에서 녹는 나노 입자인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 상기 레이저에 의한 광 조사가 없는 상기 입자 또는 구조체는 상기 2차원의 박막 반도체층을 지지하는 형상과 높이를 유지시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 상기 2차원 박막 반도체층은 광흡수가 일어나는 박막 물질인 것을 특징으로 한다.
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
본 발명에 의하면, 2차원의 단층 또는 다층 박막 반도체 물질의 원하는 국소 위치에 나노 입자를 솔더링 재료로 사용하는 옵티컬 솔더링을 이용하여 결함 구조를 형성하고, 형성된 결함 구조에서 발생되는 포토루미네선스의 특성을 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법의 전체 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 2는 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 결함 구조 형성을 위한 인듐-주석(IT) 나노 입자(NP) 상의 MoS2 수 개의 층의 옵티컬 솔더링의 개념을 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 스케일 바가 500 ㎚ 인 인듐-주석 나노 입자의 셈(SEM) 이미지를 나타내는 사진.
도 4는 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 상단에 MOS2 수 개의 층이 내장된 인듐-주석 나노 입자의 원자력간 현미경(AFM) 이미지를 나타내는 사진.
도 5는 밝은 영역(BF: Bright Filed)의 이미지를 나타내는 사진.
도 6은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 화살표 선을 따라 0.5 ㎽, 1 ㎽, 3 ㎽, 10 ㎽ 및 15 ㎽의 다양한 입사 전력으로 15초 동안 집속된 532 ㎚ 레이저를 조사한 후의 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조의 원자력간 현미경 이미지를 나타내는 사진.
도 7은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 옵티컬 솔더링으로 처리된 MoS2 층의 원자력간 현미경 형태를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 결함 구조의 중심 전역에서 검정 점선을 따라 획득되는 단면 프로파일을 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 광 조사 이전에, 상단에 MoS2 수 개의 층이 내장된 인듐-주석 나노 입자의 단면 템(TEM) 이미지를 나타내는 사진.
도 10은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 광 조사 이후에, 상단에 MoS2 수 개의 층이 내장된 인듐-주석 나노 입자의 단면 템(TEM) 이미지를 나타내는 사진.
도 11은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 인듐-주석 필름 상에 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조가 형성된 MoS2 수 개의 층의 포토루미네선스 스펙트럼을 나타내는 그래프.
도 12는 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 인듐-주석 나노 입자 상에 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조가 형성된 MoS2 수 개의 층의 포토루미네선스 스펙트럼을 나타내는 그래프.
도 13은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 다양한 입사광 전력(상단 25 ㎽, 하단 3 ㎽)으로 옵티컬 솔더링 처리된 MoS2 수 개의 층의 초분광 공초점 스캐닝 이미지(삽입)에서 획득한 포토루미네선스를 나타내는 그래프.
도 14는 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 다양한 입사광 전력(상단 25 ㎽, 하단 3 ㎽)으로 옵티컬 솔더링 처리된 MoS2 수 개의 층의 초분광 공초점 스캐닝 이미지(삽입)에서 획득한 라만 스펙트럼을 나타내는 그래프.
도 15는 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 다양한 광 전력으로 집속된 532 ㎚ 레이저 조사에 의해 형성된 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조로부터 측정된 포토루미네선스 스펙트럼을 나타내는 그래프.
도 16은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 조사 광 전력에 의한 포토루미네선스의 피크 강도를 나타내는 그래프.
도 17은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 조사 광 전력에 의한 라만 피크 강도를 나타내는 그래프.
도 18은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 옵티컬 솔더링 프로세스 동안 누적된 스펙트럼에 의해 측정된 E2g 및 A1g 모드의 라만 이동 피크 위치를 나타내는 그래프.
도 19는 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 각각 10 ㎽(흑색 사각형), 5 ㎽(청색 삼각형) 및 3 ㎽(적색 원)의 다양한 입사 광 출력으로 획득된 조사 지속 시간 함수로, 포토루미네선스 스펙트럼의 피크 스펙트럼 위치를 나타내는 그래프.
도 20은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 각각 10 ㎽(흑색 사각형), 5 ㎽(청색 삼각형) 및 3 ㎽(적색 원)의 다양한 입사 광 출력으로 획득된 조사 지속 시간 함수로, 포토루미네선스 스펙트럼의 피크 강도를 나타내는 그래프.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
- 옵티컬 솔더링(Optical Soldering)의 정의 -
옵티컬 솔더링(광학 접합)이란, 인듐-주석(IT) 나노 입자(NP)에 토핑되어 부착된 MoS2 수 개의 층에서, 레이저의 조사시 광학적으로 가열(heating)된 MoS2 수 개의 층으로부터 전달되는 열 에너지로 인해 인듐-주석 나노 입자가 변형되는 것이다.
여기서, 토핑이란 인듐-주석(IT) 나노 입자(NP)에 MoS2 층이 단순 얹어짐을 의미한다.
이러한 옵티컬 솔더링은 이차원 박막 반도체 물질에 적용가능하다.
또한, 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조는 표면 형태뿐만 아니라 수 개의 층의 2차원 전이 금속 디칼코게나이드 화합물에서 기대되지 않는 빛을 내는 포토루미네선스 방출에 의해 입증되는 광전자 특성을 본래의 MoS2 층에서 확인할 수 있다.
본 발명에서, 수정된 광전자 특성을 가진 국소 결함 구조를 형성하는 옵티컬 솔더링의 기본 메커니즘을 밝히기 위해, 입사광 조사 전력, 지속 시간 의존성을 사용하여 옵티컬 솔더링 프로세스를 체계적으로 조사한다.
도 1은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법의 전체 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법은 5개의 단계를 포함한다.
제 1 단계(S100)에서는, 입자 또는 구조체에 토핑된 2차원의 박막 반도체층의 원하는 국소 위치에 레이저의 조사에 의한 광 가열에 의해, 2차원의 박막 반도체층에서 발생하는 열의 전달로 입자 또는 구조체에 열 변형이 이루어진다.
여기서, 입자는 나노 입자 또는 마이크로 입자일 수 있다.
좀 더 상세하게는, 입자는 빛의 흡수에 의해 2차원 박막 반도체가 안정적으로 가열될 수 있는 온도에서 녹는 나노 입자인 것으로, 예를 들어, 인듐-주석(IT) 나노 입자(NP)와, 인듐-아연(IZ) 나노 입자와, 인듐-갈륨-아연(IGZ) 나노 입자와, 인듐 나노 입자 중 하나일 수 있다.
즉, 본 발명에서는 설명의 용이함을 위해, 나노 입자 또는 마이크로 입자를 인듐-주석 나노 입자인 것으로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상술한 바와 같이 입자는 빛의 흡수에 의해 2차원 박막 반도체가 안정적으로 가열될 수 있는 온도에서 녹는 나노 입자인 것일 수 있으며, 예를 들어 인듐-주석(IT) 나노 입자(NP)와, 인듐-아연(IZ) 나노 입자와, 인듐-갈륨-아연(IGZ) 나노 입자와, 인듐 나노 입자 중 하나일 수 있다.
또한, 구조체는 나노 구조체 또는 마이크로 구조체일 수 있다.
또한, 2차원 박막 반도체층은 단층 또는 다층인 것이 바람직하다.
좀 더 상세하게는 2차원 박막 반도체층은 광흡수가 일어나는 박막 물질인 것으로 예를 들어, 이황화몰리브덴(MoS2)과, 이셀레늄화몰리브덴(MoSe2)와, 텔루르화몰리브덴(MoTe2)과, 이황화 텅스텐(WS2)과, 이셀레늄화 텅스텐(WSe2) 중 하나일 수 있다.
즉, 본 발명에서는 설명의 용이함을 위해, 2차원 박막 반도체층을 이황화몰리브덴(MoS2)인 것으로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상술한 바와 같이 2차원 박막 반도체층은 광흡수가 일어나는 박막 물질인 것으로, 예를 들어 이황화몰리브덴(MoS2)과, 이셀레늄화몰리브덴(MoSe2)와, 텔루르화몰리브덴(MoTe2)과, 이황화 텅스텐(WS2)과, 이셀레늄화 텅스텐(WSe2) 중 하나일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조 형성 방법에서, 입자 또는 구조체는 베이스 기판에 투명 전극층을 올리고 습식 에칭을 통해 형성할 수 있다.
여기서, 투명 전극 재료는 인듐-주석(IT) 필름과, 인듐-아연(IZ) 필름과, 인듐-갈륨-아연(IGZ) 필름 중 하나일 수 있다.
또한, 2차원의 박막 반도체층의 원하는 국소 위치에 레이저를 조사한다.
즉, 결함에 입사되는 레이저의 입사 전력과 입사 시간을 조절하여 원하는 위치에 결함을 형성할 수 있다.
여기서, 레이저의 입사 전력은 예를 들어, ×100 배율의 0.9 NA 대물 렌즈를 이용시 2.5 ㎽ ~ 15 ㎽ 이하이고, 레이저의 입사 시간은 30초 이하일 수 있다.
본 발명에서는 다양한 파장의 레이저를 2차원의 단층 또는 다층 박막 반도체층에 집속하여 해당 위치에 결점을 형성할 수 있지만, 좀 더 상세하게 집속하는 레이저의 파장은 532㎚ 인 파장을 사용하는 것이 바람직하다.
즉, 레이저를 통해 원하는 위치에 결점을 형성할 수 있다.
한편, 높아진 온도에 의한 2차원의 박막 반도체층의 열 전달에 의해 입자 또는 구조체에 열 변형이 이루어진다.
이때, 레이저에 의한 광 조사가 없는 입자 또는 구조체는 2차원의 박막 반도체층을 지지하는 형상과 높이를 유지시킨다.
제 2 단계(S200)에서는, 열 변형이 이루어지는 입자 또는 구조체에 2차원의 박막 반도체층이 접착된다.
제 3 단계(S300)에서는, 입자 또는 구조체에 접착된 2차원의 박막 반도체층이 열 변형이 이루어지는 방향으로 당겨진다.
제 4 단계(S400)에서는, 당겨진 입자 또는 구조체의 양측에 크랙이 발생하여 결함이 형성된다.
제 5 단계(S500)에서는, 형성된 결함에 부착되는 원소 혹은 분자 화학 종에 의한 광특성 변화가 생성된다.
이에 대해, 좀 더 자세히 설명한다.
- 인듐-주석 나노 입자 상에서 MoS2 층의 옵티컬 솔더링 -
도 2는 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 결함 구조 형성을 위한 인듐-주석 나노 입자 상의 MoS2 수 개의 층의 옵티컬 솔더링의 개념을 나타내는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 2차원 전이 금속 디칼코게나이드 화합물의 옵티컬 솔더링은 MoS2 층의 광 가열에 의해 인듐-주석 나노 입자의 용융 온도보다 온도가 높을시 가능하다.
다이렉트 밴드갭(~ 1.86 eV) 보다 높은 광자 에너지를 가진 MoS2 층에 집속된 레이저를 조사하면, MoS2 수 개의 층의 포토루미네선스(PL: Photo Luminescence)를 방출하는 인다이렉트 밴드갭의 낮은 양자 효율(~ 10-3)로 인해, 초점의 국소 온도가 효율적으로 상승한다.
2차원 재료의 국소 온도가 ~ 0.1 ㎽ 의 레이저 조사로, 기판에 도포된 MoS2 단층은 ~ 100 K 까지 온도가 상승할 수 있다.
인듐-주석 나노 입자의 온도는 토핑된 MoS2 층의 광학적 가열에 의한 열 전달로 인해 상승하며, 충분한 입사 광 전력 및 조사 지속 시간으로 인듐-주석 융점에 도달한다.
토핑된 MoS2 층은 열적으로 변형되는 인듐-주석 나노 입자에 강하게 접착된다.
인듐-주석 나노 입자는 열 솔더링에 사용되는 점착성이 있는 재료이다.
다음, MoS2 층은 기판 위로 퍼지는 인듐-주석 나노 입자의 열 변형 과정에서 기판 쪽으로 당겨진다.
한편, 광 조사가 없는 인듐-주석 나노 입자는 토핑된 MoS2 층을 지지하는 형상과 높이를 유지한다.
인듐-주석 나노 입자의 직접적인 광 가열은 입사되는 레이저 파장 영역에서 인듐-주석 나노 입자의 낮은 흡광도로 인해 옵티컬 솔더링의 가능성이 낮다.
옵티컬 솔더링의 재료로 바람직한 MoS2 층의 옵티컬 솔더링을 입증하기 위해, 유리 기판에 코팅된 20 ㎚ 두께 IT 필름의 산성 습식 에칭 공정에 의해 랜덤하게 분산된 인듐-주석 나노 입자를 준비한다.
에칭 공정 후에, 격자 파라미터 분석에 나타낸 바와 같이 결정성이 유지되는 원형 형상의 인듐-주석 나노 입자가 획득되며, 이는 도 3을 통해 확인할 수 있다.
이러한 도 3은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 스케일 바가 500 ㎚ 인 인듐-주석 나노 입자의 셈(SEM) 이미지를 나타내는 사진이다.
인듐-주석 나노 입자의 측면 크기와 높이는 각각 셈(SEM)과 원자력간 현미경(AFM)의 측정에 의해 확인되며, 17.0 ㎚ (측면 크기) 및 12.4 ㎚ (높이)의 분산을 표준 편차로 나타낸다.
높은 균일성을 갖는 인듐-주석 나노 입자의 밀도(~ 120 ea / ㎛2)는 옵티컬 솔더링을 위한 광 조사시 초점에 다수 개의 인듐-주석 나노 입자가 존재함으로 확인된다.
인듐-주석 나노 입자 상에 전달된 MoS2 층의 층 수는 원자력간 현미경(AFM)으로 측정된 높이와 라만 피크의 스펙트럼 갭 거리를 기반으로 1 ~ 10으로 추정된다.
도 4는 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 상단에 MOS2 수 개의 층이 내장된 인듐-주석 나노 입자의 원자력간 현미경(AFM) 이미지를 나타내는 사진이다.
도 4를 참조하면, 인듐-주석 나노 입자를 토핑하는 MoS2 층의 원자력간 현미경 형태는 인듐-주석 나노 입자와 MoS2 층 사이의 비 등각 접촉을 암시하는 가볍게 보이는 밝은 작은 점을 보여주며, 이는 광학적으로 가열된 MoS2 층의 열의 분산에 바람직하지 않을 수 있다.
도 5는 밝은 영역(BF: Bright Filed)의 이미지를 나타내는 사진이고, 도 6은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 화살표 선을 따라 0.5 ㎽, 1 ㎽, 3 ㎽, 10 ㎽ 및 15 ㎽의 다양한 입사 전력으로 15초 동안 집속된 532 ㎚ 레이저를 조사한 후의 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조의 원자력간 현미경 이미지를 나타내는 사진이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 옵티컬 솔더링을 위해 입사 광 전력을 변경하는 30초 동안 하부 인듐-주석 나노 입자가 있는 MoS2 층에 집중된 532 ㎚ 레이저를 조사한다.
입사 광 전력이 3 ㎽ 보다 높을 때, 명시야 광 이미지와 원자력간 현미경 형태 모두에서 관찰된 바와 같이 초점에 원형 형상 결함 구조가 형성된다.
더 낮은 광 전력(0.5 ㎽, 1 ㎽)으로 조사된 초점 영역은 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조의 특징을 나타내지 않는다.
옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조의 형상은 집속된 입사 광선의 단면과 유사하다.
도 5 및 도 6을 참조하면, MoS2 층의 결함 구조의 형상은 선을 따라 집속된 광선을 플로잉하여 트렌치 구조의 형성에서 보는 바와 같이 원형에 국한되지 않는다.
도 7은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 옵티컬 솔더링으로 처리된 MoS2 층의 원자력간 현미경 형태를 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 결함 구조의 중심 전역에서 검정 점선을 따라 획득되는 단면 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 원자력간 현미경에 의해 결함 구조의 깊이는 프로브가 결함 구조의 바닥에 닿은 순간 측정된다.
3차원 원자력간 현미경 모폴로지 연산의 단면 프로파일의 중첩은 결함 구조 깊이에서 입사광 전력 의존성을 명확하게 보여준다.
결함 구조의 깊이가 하부 인듐-주석 나노 입자의 평균 높이와 일치하여 입사 광 전력의 함수로 최대 15 ㎚까지 단조롭게 증가한다.
국소 결함 구조의 면적은 입사 광선의 가우스 프로파일에 기인하는 입사 광 전력의 함수로 증가하고 있다.
더 높은 입사 광 전력으로, 가우시안 빔은 옵티컬 솔더링을 위한 광 전력 임계값을 초과하는 더 넓은 초점 영역을 제공한다.
제어 실험을 위해, 인듐-주석 나노 입자가 없는 본래의 IT 기판에 전사된 MoS2 층에 동일한 구성으로 초점을 맞춘 레이저 빔을 조사하여도 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조의 특징을 찾지 못한다.
이는 인듐-주석 나노 입자가 분리된 것에 비해 평면 기판과 MoS2 층의 유효 접촉 면적이 더 크기 때문에 효율적인 방열에 유리하다.
- 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함의 템(TEM) 단면 이미지 분석 -
MoS2 층이 인듐-주석 나노 입자를 갖는 기판에 부착되는 방법을 조사하기 위해, MoS2 층 - 인듐-주석 나노 입자 인터페이스의 템 단면 이미지를 획득한다.
이 인터페이스는 에너지 필터가 각각 MoS2 층(Mo, S) 및 인듐-주석 나노 입자(In, Tin, Oxide)의 복합 요소 중심에 있는 템(TEM) 및 EDX 이미지의 중첩에 의해 명확하게 식별할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 광 조사 이전에, 상단에 MoS2 수 개의 층이 내장된 인듐-주석 나노 입자의 단면 템(TEM) 이미지를 나타내는 사진이고, 도 10은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 광 조사 이후에, 상단에 MoS2 수 개의 층이 내장된 인듐-주석 나노 입자의 단면 템(TEM) 이미지를 나타내는 사진이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, MoS2 층이 광 조사(5 ㎽, 30초 지속 시간) 후 변형된 인듐-주석 나노 입자에 균일한 접착을 형성하는 것을 광 조사가 없는 것과 비교하여 명확하게 볼 수 있다.
변형된 인듐-주석 나노 입자 상에 MoS2 층이 균일하게 접착함에도 불구하고, MoS2 층 사이의 층간 거리와 MoS2 층의 수는 템 이미지에서 관찰된 바와 같이 변하지 않는다.
본래의 MoS2 층에서 획득한 것과 비교하여 E2g와 Alg 진동 모드 사이의 스펙트럼 갭에서 무시할만한 변화를 보여주는 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조에서 획득한 라만 스펙트럼과 일치한다.
기판 상의 2차원 재료에서 결함(ablation)을 유도하려면 훨씬 더 높은 입사 레이저 전력이 필요하다.
옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조에서, 광학적으로 변형된 인듐-주석 나노 입자 주변에서 MoS2 층의 크랙(Crack)이 발견된다.
이러한 크랙은 도 10의 빨간색 화살표로 나타나 있다.
2차원 재료에서의 크랙은 다양한 화학 성분의 흡착에 사용할 수 있는 풍부한 장소를 제공하는 2차원 격자에서의 위치 변위에 의해 형성된다.
이는 옵티컬 솔더링된 MoS2 층의 크랙은 인듐-주석 나노 입자와 기판 사이의 힌지 영역에 집중된 국소 응력 때문이다.
옵티컬 솔더링 공정 동안, 열적으로 변형하는 인듐-주석 나노 입자의 수직 높이는 토핑된 MoS2 층을 기판 쪽으로 당기면서 수축한다.
한편, 광 조사가 없거나 광 조사가 적은 인듐-주석 나노 입자는 기판 위에 도포된 인접한 MoS2 층을 지지하는 높이를 유지한다.
기판에 솔더링된 MoS2 층에 유도된 국소 변형률(ε)은 하기 수식 1로 추정할 수 있다.
[수식 1]
여기서, t와 σ는 각각 MoS2 층의 두께와 포아송 비율이다.
상기 수식 1은 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함(음극)과 비교하여 반대 기하학적 극성(양극)을 갖는 2차원 재료의 주름에서 국소 변형의 정량적 추정에 자주 사용된다.
결함(h 15 ㎚, λ 90 ㎚)에서 유도된 국소 변형의 높이(h)와 너비(λ)는 원자력간 현미경 인듐-주석 나노 입자의 높이와 셈(SEM)으로 측정된 인듐-주석 나노 입자간 거리로부터 획득된다.
~ 6.8 %의 국소 변형은 옵티컬 솔더링에 의해 광학적으로 솔더링된 MoS2 층에 의한 것이며, 이는 알려진 기계적 파괴 임계값 변형(~ 10 %)보다 작다.
편차는 인듐-주석 나노 입자를 지지하는 형상의 불일치로 인해 발생할 수 있으며, 원시 상태에서 구형 형상을 가정하는 반면 광 조사 영역의 인듐-주석 나노 입자는 심하게 변형된다.
그러나, 인듐-주석 나노 입자의 내부 거리가 감소함에 따라 국소 변형의 단조로운 증가 추세는 옵티컬 솔더링으로 유도된 변형이 인듐-주석 나노 입자 직경 및 내부 거리의 변동 범위 내에서 기계적 파괴 임계값을 초과할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조는 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조 형성 방법에 의해 형성된다.
좀 더 상세하게는 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조는 입자 또는 구조체에 토핑된 2차원의 박막 반도체층의 원하는 국소 위치에 레이저의 조사에 의한 광 가열에 의해, 2차원의 박막 반도체층에서 발생하는 열의 전달로 입자 또는 구조체에 열 변형이 이루어진다.
이때, 열 변형이 이루어지는 입자 또는 구조체에 2차원의 박막 반도체층이 접착된다.
또한, 입자 또는 구조체에 접착된 2차원의 박막 반도체층이 열 변형이 이루어지는 방향으로 당겨진다.
따라서, 당겨진 입자 또는 구조체의 양측에 크랙이 발생하게 된다.
마찬가지로, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조는 옵티컬 솔더링(Optical Soldering)의 정의가 적용되며, 상술한 바와 같은 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조 형성 방법의 특징들이 모두 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에도 적용되므로, 그 자세한 설명은 생략하도록 한다.
이에 의해, 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조를 형성할 수 있다.
- 옵티컬 솔더링된 MoS2 수 개의 층으로부터 포토루미네선스 방출 -
MoS2 수 개의 층에서의 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조는 형태뿐만 아니라 비방사성 인다이렉트 밴드갭 전이에 의해 제어되는 국소 광전자 특성을 조절한다.
도 11은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 인듐-주석 필름 상에 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조가 형성된 MoS2 수 개의 층의 포토루미네선스 스펙트럼을 나타내는 그래프이고, 도 12는 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 인듐-주석 나노 입자 상에 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조가 형성된 MoS2 수 개의 층의 포토루미네선스 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 11을 참조하면, 인듐-주석 필름의 본래의 MoS2 수 개의 층에서는 포토루미네선스의 중요한 특징이 관찰되지 않으며, ~ 3 ㎽ 의 입사 광 전력으로 측정할 때 입사 빔 초점 영역에서 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조가 관찰되지 않는다.
도 12를 참조하면, 포토루미네선스는 인듐-주석 나노 입자와 결합된 MoS2 수 개의 층에서 나타나기 시작하며, 스펙트럼 피크 강도는 MoS2 층의 광전자 상태가 후에 설명하는 광 조사 동안 변하고 있음을 암시하며, 더욱 긴 광 조사에 따라 증가한다.
기판에 의한 포토루미네선스 방출의 대조는 MoS2 층 - 인듐 주석 나노 입자의 것과 비교되는 MoS2 층 - 인듐 주석 필름을 통해 기판을 향하는 효율적인 열 소산에 의해 설명될 수 있다.
포토루미네선스 방출 위치를 확인하기 위해, 30초의 지속 시간 동안 옵티컬 솔더링을 위한 입사 전력을 1 ㎽ 에서 25 ㎽ 로 변경하는 옵티컬 솔더링 초점에서 공초점 레이저 스캐닝 포토 루미세선스 및 라만 스펙트럼 측정을 수행한다.
옵티컬 솔더링 조사빔보다 훨씬 낮은 0.1 ㎽의 광 전력을 갖는 프로브 빔은 추가적인 광 솔더링 및 광반응 프로세스를 가능한 방지하는데 사용된다.
도 13은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 다양한 입사광 전력(상단 25 ㎽, 하단 3 ㎽)으로 옵티컬 솔더링 처리된 MoS2 수 개의 층의 초분광 공초점 스캐닝 이미지(삽입)에서 획득한 포토루미네선스를 나타내는 그래프이고, 도 14는 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 다양한 입사광 전력(상단 25 ㎽, 하단 3 ㎽)으로 옵티컬 솔더링 처리된 MoS2 수 개의 층의 초분광 공초점 스캐닝 이미지(삽입)에서 획득한 라만 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 13을 참조하면, 통합된 포토루미네선스 피크 면적 강도(670 ± 5 ㎚)의 매핑은 포토루미네선스가 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조에서 비롯되었음을 나타낸다.
한편, 도 14를 참조하면, A1g 진동 모드에 집중된 라만 피크 면적 강도 매핑은 결함 구조에서 격자 왜곡을 나타내는 옵티컬 솔더링 영역에서 소멸된 라만 강도를 나타낸다.
특히, 도 13을 참조하면, MoS2 수 개의 층 상의 포토루미네선스 방출 스폿의 형상은 옵티컬 솔더링의 입사 전력이 증가함에 따라 단일 스폿에서 타원형 링으로 일시적으로 수정된다.
A) 옵티컬 솔더링 이전의 본래의 MoS2 층, B) 포토루미네선스 방출이 있는 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조를 갖는 MoS2 층, 및 C) 포토루미네선스 소광 상태와 같이 분류될 수 있는 MoS2 층의 광이 유도된 상태의 증거로서 입사광 전력 의존 포토루미네선스 방출 스폿 형상의 경향을 해석한다.
포토루미네선스는 MoS2 층(A → B)의 옵티컬 솔더링을 위한 임계값( > IAB)을 초과하는 입사광 강도로 초점 중심에서 방출되기 시작한다.
입사 광 강도( > IBC)의 추가 증가는 포토루미네선스 소광(B → C)을 유도하여, 중앙에 어두운 포토루미네선스 방출 패턴을 생성한다.
중앙에서 포토루미네선스의 소광에도 불구하고, 포토루미네선스는 초점 가장 자리에서 여전히 밝은 8 ㎽ 보다 높은 입사 광 전력을 갖는 링 형상의 포토루미네선스 방출 패턴이 생성되고, 이는 집중된 레이저 스폿의 가우스 강도 프로파일에 기인한다.
옵티컬 솔더링의 영향을 받는 영역에서 포토루미네선스가 어떻게 나타나기 시작하는지 설명하는 메커니즘을 조사하기 위해, X선 광전자 분광법(XPS) 분석을 수행한다.
Mo-O 결합(236 eV)에 해당하는 XPS 피크는 옵티컬 솔더링 영역에서 관찰되는 반면 Mo 3차원 피크(232 eV, 229 eV)만 본래의 MoS2 소수층에서 관찰되며, 이는 옵티컬 솔더링으로 영향을 받는 영역에 흡착된 산소 종의 존재를 나타낸다.
하부 인듐-주석 나노 입자의 인(In) 및 주석(Sn)의 결합 에너지 피크는 옵티컬 솔더링 이후에 나타나기 시작하는 반면, MoS2 층의 복합 원자에 할당된 S의 결합 에너지 피크는 큰 변화를 나타내지 않아, 광 조사시 열적으로 변형된 IT 나노 입자에 대한 MoS2 층의 등각 접착을 시사한다.
XPS 분석을 기반으로 MoS2 수 개의 층의 가장자리 경계의 크랙으로 인한 포토루미네선스 향상에 대해 알려진 바와 일치하여, 관찰된 포토루미네선스는 MoS2 수 개의 층의 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조(예를 들어 크랙)에서 화학 흡착된 산소 종이다.
본 발명에서는 설명의 용이함을 위해 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 변화를 포토루미네선스를 예로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 광특성 변화의 예로 광특성 변화와 관련된 일렉트로루미네선스(EL: Electro-Luminescence)와, 흡착(Absorption)의 변화를 포함한다.
또한, 본 발명에서는 설명의 용이함을 위해 결함 구조에 산소 종이 화학 흡착되는 것을 예로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 산소 이외에도 전자가 풍부한 기체 분위기에서도 가능하다.
따라서, 본 발명은 옵티컬 솔더링에 의해 형성된 결함 구조에 부착되는 원소 혹은 분자 화학 종에 의한 광전 특성 변화를 포함한다.
- MoS2 수 개의 층의 옵티컬 솔더링을 위한 임계값 전력 -
인듐-주석 나노 입자 상의 MoS2 수 개의 층의 옵티컬 솔더링을 위한 임계 입사 광 전력을 조사하기 위해, 입사 광 전력 의존 포토루미네선스 및 라만 스펙트럼을 측정한다.
도 15는 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 다양한 광 전력으로 집속된 532 ㎚ 레이저 조사에 의해 형성된 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조로부터 측정된 포토루미네선스 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 15를 참조하면, 옵티컬 솔더링을 위한 입사광 전력은 본래의 MoS2 층의 개별 초점에 대해 30초 동안 고정된 다음, 더 낮은 광 전력(0.1 ㎽)을 갖는 프로브 빔으로 스펙트럼을 측정한다.
포토루미네선스 피크는 입사 광 전력이 ~ 2.5 ㎽(PAB)인 스펙트럼에서 나타나기 시작하는 반면, 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함의 특징은 더 낮은 곳에서 발견되지 않는다.
도 16은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 조사 광 전력에 의한 포토루미네선스의 피크 강도를 나타내는 그래프이다.
도 16을 참조하면, 포토루미네선스 방출 강도는 ~ 5 ㎽(PBC)의 입사 광 전력으로 최대가 된 다음, 입사 광 전력을 ~ 15 ㎽로 추가로 증가시키면 감소를 지속한다.
PAB와 PBC는 초기 상태에서 결함 구조가 있는 옵티컬 솔더링된 상태(A → B)와, 다음 소광된 상태(B → C)로 MoS2 수 개의 층의 상태 전이에 대한 임계 광 전력에 할당된다.
도 17은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 조사 광 전력에 의한 라만 피크 강도를 나타내는 그래프이다.
조사 광 전력 의존성을 갖는 포토루미네선스 강도의 변화하는 경향은 포토루미네선스 방출 스폿 형상의 진화를 수용하고 있다.
한편, E2g 및 Alg 피크의 라만 강도는 옵티컬 솔더링 과정에서 MoS2 층의 결정 격자의 왜곡에 기인하는 광 입사 전력이 PAB(도 17의 점선)를 초과할때 급격히 감소한다.
다음, 옵티컬 솔더링 프로세스 동안 축적된 스펙트럼 신호를 측정하여 광 조사 하에서 MoS2 수 개의 층의 라만 피크 이동의 진화를 조사한다.
종점에서만 수행되는 기존의 스펙트럼 측정과 달리, 옵티컬 솔더링 동안 축적된 스펙트럼을 관찰하여 메커니즘에 대한 통찰력을 획득할 수 있다.
도 18은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 옵티컬 솔더링 프로세스 동안 누적된 스펙트럼에 의해 측정된 E2g 및 A1g 모드의 라만 이동 피크 위치를 나타내는 그래프이다.
도 18을 참조하면, 라만 피크 위치는 조사 전력이 옵티컬 솔더링을 위한 임계값(PAB)까지 증가함에 따라 각각 406.7 ㎝-1 에서 402.7 ㎝-1(A1g) 및 381.8 ㎝-1 에서 378.1㎝-1(E2g)로 단조롭게 적색 이동된다.
단일 조사 광빔은 옵티컬 솔더링 및 스펙트럼 프로빙 모두에 동시에 사용된다는 점에 유의해야 한다.
관찰된 적색 이동은 광 조사시 MoS2 수 개의 층의 국소적 온도 상승에 기인할 수 있다.
열적 라만 피크 이동의 기울기()는 MoS2 층의 국소적 온도가 PAB 보다 높은 입사 광 전력으로 옵티컬 솔더링을 시작하는 IT의 용융 온도(~ 165 ℃) 이상으로 상승해야 한다고 가정할 때, 각각 0.028 ㎝-1 / k(A1g) 및 0.026 ㎝-1 / k(E2g)로 추정된다.
실험적으로 획득된 은 독립 MoS2 단층(0.013 ㎝-1 / k)의 보다 2배 더 높으며, 그 불일치는 MoS2 층 수와, MoS2 층 및 기판 접촉을 통한 열 소산 경로에 기인한다.
MoS2 층이 옵티컬 솔더링에 의해 기판에 솔더링되면, PAB를 초과하는 입사 광 전력이 추가로 증가하는 일정 스펙트럼 위치에서 유지되는 라만 피크에 의해 입증되는 바와 같이 기판을 향한 효율적인 방열 경로가 설정된다.
- 옵티컬 솔더링에 의해 유도된 MoS2 수 개의 층의 상태 전이 역학 -
MoS2 수 개의 층의 상태 전이 역학을 조사하기 위해, 옵티컬 솔더링 프로세스 동안 포토루미네선스 스펙트럼의 시계열을 획득한다.
단일 광 빔은 옵티컬 솔더링 및 스펙트럼 프로빙 모두에 동시에 사용된다.
포토루미네선스 피크 스펙트럼 위치와 세기의 시계열은 입사 광 전력에 따른 다양한 변화를 나타낸다.
도 19는 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 각각 10 ㎽(흑색 사각형), 5 ㎽(청색 삼각형) 및 3 ㎽(적색 원)의 다양한 입사 광 출력으로 획득된 조사 지속 시간 함수로, 포토루미네선스 스펙트럼의 피크 스펙트럼 위치를 나타내는 그래프이다.
도 19를 참조하면, 옵티컬 솔더링으로 처리된 MoS2 층의 포토루미네선스 피크는 5 ㎽ 및 10 ㎽ 의 입사 전력으로 광 조사 즉시 ~ 705 ㎚ 에서 나타나기 시작하며, 도 15에 나타낸 바와 같이 옵티컬 솔더링 후 저전력의 프로브 빔으로 측정된 것과 비교하여 적색 이동된다.
입사 광빔의 조사 시간이 최대 50 초까지 증가함에 따라 포토루미네선스 피크는 점차적으로 청색 이동되어 ~ 25 ㎚ 의 피크 이동이 발생한다.
포토루미네선스 적색 이동은 광 가열로 유도된 열화된 MoS2 층의 격자 및 캐리어 개체군 밀도로 인한 밴드갭이 좁아지기 때문이다.
이전에 보고된 MoS2 단층의 열적 포토루미네선스 피크 이동 ( ~ 0.14 ㎚ / K)의 기울기를 사용하여, 관찰된 포토루미네선스 피크 이동은 하부 IT 나노 입자의 융점을 초과하는 ~ 178 ℃ 까지의 국소적 온도 상승으로 해석될 수 있다.
대조적으로, 옵티컬 솔더링은 3 ㎽ 의 낮은 광 조사 전력(도 19의 적색 화살표)으로 ~ 6.5 초 이내에 유도되지 않으며, 이는 옵티컬 솔더링의 속도가 조사 광 전력의 영향을 받는다는 것을 의미한다.
포토루미네선스 피크 이동의 시계열은 광 조사의 초기 단계(5초)에서 0.70 ± 0.14 S-1 의 청색 이동 속도를 나타내는 이중 지수 곡선에 맞춰진 다음, ( > 6.5 초) 이후 피크 이동 속도가 0.048 ± 0.015 S-1 로 늦춰진다.
두 개의 다른 시간 창(윈도우)에서 ~ 14.5 배의 포토루미네선스 피크 이동 속도의 대비는 MoS2 층의 두 개의 개별 상태 사이에서 광 반응 단계의 가능성을 의미한다.
광 조사의 초기 단계에서, 옵티컬 솔더링 이전의 하부 IT 나노 입자와의 열 접촉 불량으로 인해 MoS2 층의 국소 온도가 급격히 상승하는 반면, 효율적인 열 소산 경로를 설정하는 기판에 MoS2 층이 솔더링된 후에 온도 상승이 안정화된다.
도 20은 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에서, 각각 10 ㎽(흑색 사각형), 5 ㎽(청색 삼각형) 및 3 ㎽(적색 원)의 다양한 입사 광 출력으로 획득된 조사 지속 시간 함수로, 포토루미네선스 스펙트럼의 피크 강도를 나타내는 그래프이다.
도 20을 참조하면, 포토루미네선스 강도의 시계열은 광 조사 전력에 의존하는 동작을 나타낸다.
낮은 광 입사 전력(3 ㎽)을 가지고 옵티컬 솔더링으로 처리된 MoS2 층에서 최대 포토루미네선스 강도를 관찰하려면 ~ 50 초의 적당한 상승 시간이 필요하며, 포토루미네선스 강도의 빠른 상승은 더 높은 광 전력(10 ㎽)을 가지고 5초 이내에서 관찰된다.
포토루미네선스 강도가 최대에 도달한 후, 광 입사 전력에 따라 다른 속도로 점차적으로 감소함은 MoS2 수 개의 층의 상태가 다중 반응 단계를 갖는 옵티컬 솔더링 동안 변화함을 나타낸다.
포토 루미네선의 강도의 시간적 진화는 결함 구조 형성을 위한 옵티컬 솔더링(A → B), 결함 구조에 대한 산소 종의 화학 흡착(B → B') 및 포토루미네선스의 소광(B → C)을 포함하는 세 개의 직렬 반응 단계로 구성된 광반응의 속도 방정식으로 설명될 수 있다.
실험적으로 획득된 포토루미네선스 강도(점)는 속도 방정식(선)에 의해 계산된 상태 B'의 정규화된 농도에 부합한다.
MoS2 수 개의 층의 포토루미네선스 방출은 옵티컬 솔더링으로 유도된 결함 구조에 대한 산소 종 화학 흡착에 기인한다.
피팅 곡선 매개 변수에서 획득한 속도 상수는 더 낮은 광 조사 전력(3 ㎽)에 비해 ~ 250 배 더 높은 광 입사 전력(10 ㎽)으로 결함 구조 형성()을 위한 더 빠른 옵티컬 솔더링 프로세스를 나타낸다.
또한, 포토루미네선스 소광은 더 높은 광 입사 전력으로 훨씬 더 빠르게 발생하여 더 긴 광 조사 동안 포토루미네선스 강도를 감소시킨다.
포토루미네선스 소광의 기원은 이 시점에서 명확하지 않지만, 엑시톤 형성에 유리하지 않은 추가 화학 종의 흡착에 기인할 수 있다.
- 결론 -
IT 나노 입자를 토핑하는 MoS2 층에 집중된 레이저 조사는 옵티컬 솔더링이 지정된 위치에서 결함 구조를 생성함을 보여준다.
MoS2 층의 광 가열 및 하부 IT 나노 입자로의 후속 열 전달은 광 조사 전력 및 지속 시간의 의존성을 갖는 포토루미네선스 및 라만 스펙트럼 분석을 기반으로 하는 옵티컬 솔더링 메커니즘으로 제공된다.
포토루미네선스 방출은 MoS2 수 개의 층의 옵티컬 솔더링된 스폿 영역에서 나타나기 시작하며, 그렇지 않았다면 어두웠을 것이다.
원시 영역과 비교하여 광학적으로 조사된 스폿 영역의 XPS는 MoS2 층에 형성된 결함 구조에 화학적으로 흡착된 산소 종이 관찰된 포토루미네선스 방출을 유도함을 나타낸다.
옵티컬 솔더링 프로세스는 옵티컬 솔더링 및 화학 흡착 프로세스의 속도를 제공하는 3개의 개별 반응 단계를 갖는 직렬 광반응의 속도 방정식으로 설명된다.
또한, 포토루미네선스는 광특성 변화를 알려주는 하나의 지표이며, 이차원 박막 반도체 물질의 광특성생성 및 제어하는 방법은 광특성 변화와 관련된 일렉트로루미네선스(EL: Electro-Luminescence)와, 흡착(Absorption)의 변화를 포함한다.
2차원 재료의 옵티컬 솔더링 및 광전자 특성의 조작은 새로운 광전자 공학 및 감지 애플리케이션을 위한 TMDC 2차원 재료의 국소 엔지니어링에 적용될 수 있다.
환언하면, 본 발명에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법은, 입자 또는 구조체에 2차원 박막 반도체층이 토핑되는 제 1 단계와, 2차원의 박막 반도체층의 원하는 국소 위치에 레이저를 조사하여 결함을 형성하는 제 2 단계와, 결함에 입사되는 레이저의 입사 전력과 입사 시간을 제어하여 결함에서 광특성 변화가 생성된다.
본 발명에서는 설명의 용이함을 위한 예로써, 광특성 변화를 포토루미네선스로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 광특성 변화와 관련된 일렉트로루미네선스(EL: Electro-Luminescence)와, 흡착(Absorption)의 변화를 포함할 수 있다.
즉, 포토루미네선스는 광특성 변화를 알려주는 하나의 지표이며, 이차원 박막 반도체 물질의 광특성생성 및 제어하는 방법은 광특성 변화와 관련된 일렉트로루미네선스(EL: Electro-Luminescence)와, 흡착(Absorption)의 변화를 포함한다.
여기서, 광특성 변화는 결함에 부착되는 원소 혹은 분자 화학 종에 의해 생성된다.
본 발명에서는 광특성 변화의 일례로 포토루미네선스가 상술한 결함에 화학 흡착되는 산소 종에 의해 방출되는 것으로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 산소 이외에도 전자가 풍부한 기체 분위기에서도 광특성 변화가 생성된다.
즉, 광특성 변화는 옵티컬 솔더링에 의해 형성된 결함에 부착되는 원소 혹은 분자 화학 종에 의해 생성된다.
또한, 상술한 레이저의 입사 전력은 2.5 ㎽ ~ 15 ㎽ 이하이고, 레이저의 입사 시간은 30초 이하다.
상기 결함은 옵티컬 솔더링에 의해 형성되는데, 옵티컬 솔더링은, 레이저의 조사에 의한 광 가열에 의해, 2차원의 박막 반도체층에서 발생하는 열의 전달로 입자 또는 구조체에 열 변형이 이루어지는 단계와, 열 변형이 이루어지는 입자 또는 구조체에 2차원의 박막 반도체층이 접착되는 단계와, 입자 또는 구조체에 접착된 2차원의 박막 반도체층이 열 변형이 이루어지는 방향으로 당겨지는 단계와, 당겨진 입자 또는 구조체의 양측에 크랙이 발생하는 단계를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 2차원의 단층 또는 다층 박막 반도체 물질의 원하는 국소 위치에 나노 입자를 솔더링 재료로 사용하는 옵티컬 솔더링을 이용하여 결함 구조를 형성하고, 형성된 결함 구조에서 발생되는 광전 효과의 특성을 제어할 수 있는 결함 구조에서 발생된 광전 효과의 특성을 제어하는 효과가 있다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.

Claims (17)

  1. 입자 또는 구조체에 2차원 박막 반도체층이 토핑되는 제 1 단계;
    상기 2차원의 박막 반도체층의 원하는 국소 위치에 레이저를 조사하여 결함을 형성하는 제 2 단계; 및
    상기 결함에 입사되는 상기 레이저의 입사 전력과 입사 시간을 제어하여 상기 결함에서 광특성 변화가 생성되는 제 3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광특성 변화는 상기 결함에 부착되는 원소 혹은 분자 화학 종에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는,
    옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저의 입사 전력은 2.5 ㎽ ~ 15 ㎽ 이하이고,
    상기 레이저의 입사 시간은 30초 이하인 것을 특징으로 하는,
    옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 결함은 옵티컬 솔더링에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,
    옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 옵티컬 솔더링은,
    상기 레이저의 조사에 의한 광 가열에 의해, 상기 2차원의 박막 반도체층에서 발생하는 열의 전달로 상기 입자 또는 구조체에 열 변형이 이루어지는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 옵티컬 솔더링은,
    열 변형이 이루어지는 상기 입자 또는 구조체에 상기 2차원의 박막 반도체층이 접착되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 옵티컬 솔더링은,
    상기 입자 또는 구조체에 접착된 상기 2차원의 박막 반도체층이 열 변형이 이루어지는 방향으로 당겨지는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 옵티컬 솔더링은,
    당겨진 상기 입자 또는 구조체의 양측에 크랙이 발생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법.
  10. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법에 의해 옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 생성되는 포토루미네선스.
  11. 입자 또는 구조체에 토핑된 2차원의 박막 반도체층의 원하는 국소 위치에 레이저의 조사에 의한 광 가열에 의해, 상기 2차원의 박막 반도체층에서 발생하는 열의 전달로 상기 입자 또는 구조체에 열 변형이 이루어지는 제 1 단계;
    열 변형이 이루어지는 상기 입자 또는 구조체에 상기 2차원의 박막 반도체층이 접착되는 제 2 단계;
    상기 입자 또는 구조체에 접착된 상기 2차원의 박막 반도체층이 열 변형이 이루어지는 방향으로 당겨지는 제 3 단계;
    당겨진 상기 입자 또는 구조체의 양측에 크랙이 발생하여 결함이 형성되는 제 4 단계; 및
    형성된 결함에 부착되는 원소 혹은 분자 화학 종에 의한 광특성 변화가 생성되는 제 5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 입자는 나노 입자 또는 마이크로 입자인 것을 특징으로 하는,
    옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 구조체는 나노 구조체 또는 마이크로 구조체인 것을 특징으로 하는,
    옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 2차원 박막 반도체층은 단층 또는 다층인 것을 특징으로 하는,
    옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 입자는 빛의 흡수에 의해 2차원 박막 반도체가 가열될 수 있는 온도에서 녹는 나노 입자인 것을 특징으로 하는
    옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 레이저에 의한 광 조사가 없는 상기 입자 또는 구조체는 상기 2차원의 박막 반도체층을 지지하는 형상과 높이를 유지시키는 것을 특징으로 하는,
    옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 2차원 박막 반도체층은 광흡수가 일어나는 박막 물질인 것을 특징으로 하는,
    옵티컬 솔더링을 이용한 결함 구조에서 이차원 박막 반도체 물질의 광특성 생성 및 제어하는 방법.
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