KR102576569B1 - Preparing method of transition metal dichalcogenide - Google Patents

Preparing method of transition metal dichalcogenide Download PDF

Info

Publication number
KR102576569B1
KR102576569B1 KR1020180060821A KR20180060821A KR102576569B1 KR 102576569 B1 KR102576569 B1 KR 102576569B1 KR 1020180060821 A KR1020180060821 A KR 1020180060821A KR 20180060821 A KR20180060821 A KR 20180060821A KR 102576569 B1 KR102576569 B1 KR 102576569B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transition metal
thin film
metal dichalcogenide
producing
dichalcogenide
Prior art date
Application number
KR1020180060821A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190135606A (en
Inventor
김선국
한전건
추수호
유나
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성균관대학교산학협력단 filed Critical 성균관대학교산학협력단
Priority to KR1020180060821A priority Critical patent/KR102576569B1/en
Publication of KR20190135606A publication Critical patent/KR20190135606A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102576569B1 publication Critical patent/KR102576569B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/305Sulfides, selenides, or tellurides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G39/00Compounds of molybdenum
    • C01G39/06Sulfides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14Metallic material, boron or silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/541Heating or cooling of the substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52Controlling or regulating the coating process

Abstract

본원은 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법에 관한 것이다.This application relates to a method for producing transition metal dichalcogenides.

Description

전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법{PREPARING METHOD OF TRANSITION METAL DICHALCOGENIDE}Method for producing transition metal dichalcogenide {PREPARING METHOD OF TRANSITION METAL DICHALCOGENIDE}

본원은 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법에 관한 것이다.This application relates to a method for producing transition metal dichalcogenides.

그래핀(graphene)은 기계적, 열적, 전기적 특성이 우수한 대표적인 이차원 물질이다. 그러나, 그래핀은 에너지 밴드갭(energy bandgap)의 부재로 인해, 전자소자 및 광소자로의 응용에 근본적인 한계가 있다.Graphene is a representative two-dimensional material with excellent mechanical, thermal, and electrical properties. However, graphene has fundamental limitations in its application to electronic and optical devices due to the absence of an energy bandgap.

그래핀을 대체할 수 있는 이차원 물질로 전이금속 디칼코게나이드(Transition Metal Dichalcogenide, TMD)가 최근 제안되고 있다. 전이금속 디칼코게나이드는 전이금속과 칼코게나이드의 화합물로서 그래핀과 유사한 2 차원 구조를 가지는 나노 재료이다. 그 두께는 수 원자층의 두께로 매우 얇기 때문에 유연하고 투명한 특성을 갖고 있어, 유연한 박막 트랜지스터, 플렉서블(flexible) 디스플레이를 구현하기 위한 채널층 등으로 사용하기에 적합한 이점을 갖고 있다.Transition metal dichalcogenide (TMD) has recently been proposed as a two-dimensional material that can replace graphene. Transition metal dichalcogenide is a compound of a transition metal and chalcogenide and is a nanomaterial with a two-dimensional structure similar to graphene. Since its thickness is very thin, a few atomic layers, it has flexible and transparent characteristics, making it suitable for use as a flexible thin film transistor and a channel layer for implementing flexible displays.

특히, 반도체 성질의 전이금속 디칼코게나이드의 경우, 적절한 밴드갭(band gap)을 가지면서 수백 cm2/V·s 의 전자 이동도를 보이므로 트랜지스터 등의 반도체 소자의 응용에 적합하고 향후 유연 트랜지스터 소자에 큰 잠재력을 가지고 있다. In particular, in the case of semiconductor transition metal dichalcogenide, it has an appropriate band gap and exhibits electron mobility of hundreds of cm 2 /V·s, making it suitable for application in semiconductor devices such as transistors and future flexible transistors. The device has great potential.

또한, 전이금속 디칼코게나이드 중 가장 활발히 연구되고 있는 MoS2, WS2 등의 경우 단층 상태에서 다이렉트 밴드갭(direct band gap)을 가지므로 효율적인 광 흡수가 일어날 수 있어 광센서, 태양전지 등의 광소자 응용에 적합하다.In addition, MoS 2 and WS 2 , which are the most actively studied transition metal dichalcogenides, have a direct band gap in a single layer state, so efficient light absorption can occur, making them ideal for use in light sensors, solar cells, etc. Suitable for device applications.

전이금속 디칼코게나이드를 제조하는 방법으로는 크게 박리방법 및 화학기상증착방법이 이용되고 있다. Exfoliation method and chemical vapor deposition method are largely used as methods for producing transition metal dichalcogenide.

박리방법은 단결정 덩어리로부터 단층 또는 다층 이차원 소재를 기계적 또는 화학적으로 박리하여 사용하는 방법이다. 자연석 등의 단결정으로부터 결정성이 유지된 전이금속 디칼코게나이드 층들을 박리해내는 상기 박리방법과는 달리, 증착방법은 기판 상에 전이금속 디칼코게나이드를 합성하는 방법을 말한다.The peeling method is a method of mechanically or chemically peeling a single-layer or multi-layer two-dimensional material from a single crystal mass. Unlike the above peeling method, which peels off transition metal dichalcogenide layers that maintain crystallinity from a single crystal such as natural stone, the deposition method refers to a method of synthesizing transition metal dichalcogenide on a substrate.

종래의 화학기상증착방법은 증착 속도가 느리기 때문에 두께 3 ㎛ 이하의 박막을 증착하는 데 주로 사용하였고, 그 이상의 두께를 갖는 후막을 증착하기 위해서는 챔버 내의 원료물질의 농도를 상당히 증가시켜야 한다. 그러나 챔버 내로 고농도의 원료물질을 주입하게 되면 원료물질이 챔버 전체로 퍼져 챔버 내벽 등 구조물에 증착하는 현상이 일어나 오염 입자가 발생하는 문제점이 있다.Since the conventional chemical vapor deposition method has a slow deposition rate, it was mainly used to deposit thin films with a thickness of 3 ㎛ or less. In order to deposit a thick film with a thickness greater than that, the concentration of the raw material in the chamber must be significantly increased. However, when a high concentration of raw material is injected into the chamber, the raw material spreads throughout the chamber and deposits on structures such as the inner wall of the chamber, causing the generation of contaminant particles.

대한민국 등록특허 제 10-1638121 호는 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법 및 제조 장치에 대하여 개시하고 있다. 상기 등록특허는 칼코게나이드 기체를 전이금속 소스에 제공하고, 상기 칼코게나이드 기체가 제공된 상기 전이금속 소스를 가열하여 결정 구조를 갖는 전이금속 디칼코게나이드를 제조하고 있다. 그러나, 상기 제조 방법은 화학기상증착방법을 이용하여 대면적으로 균일하게 전이금속 디칼코게나이드를 제조할 수 있지만 상온에서 전이금속 박막을 증착하기 때문에 결정립의 크기가 작아 전기적 특성이 감소되는 문제점이 있다.Republic of Korea Patent No. 10-1638121 discloses a manufacturing method and manufacturing apparatus for transition metal dichalcogenide. The registered patent manufactures a transition metal dichalcogenide having a crystal structure by providing chalcogenide gas to a transition metal source and heating the transition metal source provided with the chalcogenide gas. However, the above manufacturing method can produce transition metal dichalcogenide uniformly over a large area using a chemical vapor deposition method, but since the transition metal thin film is deposited at room temperature, the size of the crystal grains is small and the electrical properties are reduced. .

한편, 대한민국 공개특허 제 2013-0103913 호는 금속 칼코게나이드 박막의 제조 방법에 대하여 개시하고 있다. 상기 공개특허는 물리기상증착방법을 이용하여 기판 상에 전이금속 박막을 형성하고, 상기 전이금속 박막이 형성된 기판에 칼코게나이드 기체를 제공하여 화학기상증착방법에 의해 전이금속 디칼코게나이드를 형성하고 있다. 그러나, 상기 제조 방법은 전이금속 박막의 결정성을 제어함으로써 전기적 특성을 조절하는 구성은 개시하고 있지 않다.Meanwhile, Republic of Korea Patent Publication No. 2013-0103913 discloses a method for manufacturing a metal chalcogenide thin film. The published patent involves forming a transition metal thin film on a substrate using a physical vapor deposition method, providing a chalcogenide gas to the substrate on which the transition metal thin film is formed, and forming a transition metal dichalcogenide by a chemical vapor deposition method. there is. However, the above manufacturing method does not disclose a configuration for controlling electrical properties by controlling the crystallinity of the transition metal thin film.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 결정성이 뛰어나면서 대면적 상에 균일한 성장을 구현할 수 있는 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present application is to solve the problems of the prior art described above, and to provide a method for producing transition metal dichalcogenide that has excellent crystallinity and can realize uniform growth on a large area.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical challenges sought to be achieved by the embodiments of the present application are not limited to those described above, and other technical challenges may exist.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 기판의 온도를 조절하면서 상기 기판 상에 전이금속 박막을 물리기상증착법을 이용하여 형성하는 단계; 및 상기 전이금속 박막 상에 칼코게나이드 소스를 제공하여 화학기상증착법을 이용하여 전이금속 디칼코게나이드를 제조하는 단계를 포함하는, 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법을 제공한다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the first aspect of the present application includes forming a transition metal thin film on the substrate using physical vapor deposition while controlling the temperature of the substrate; and providing a chalcogenide source on the transition metal thin film to produce the transition metal dichalcogenide using chemical vapor deposition.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 박막을 형성하는 단계에서 상기 기판의 온도는 300℃ 내지 1200℃으로 조절되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, in the step of forming the transition metal thin film, the temperature of the substrate may be adjusted to 300°C to 1200°C, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 박막을 형성하는 단계에서 상기 기판의 온도를 조절함으로써 상기 전이금속 원자의 확산 거리를 조절하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the diffusion distance of the transition metal atoms may be adjusted by adjusting the temperature of the substrate in the step of forming the transition metal thin film, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 박막은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 레늄(Re), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 전이금속을 포함하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the transition metal thin film is selected from the group consisting of molybdenum (Mo), tungsten (W), rhenium (Re), tantalum (Ta), titanium (Ti), and combinations thereof. It may include one containing a transition metal, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 칼코게나이드 소스는 황(S), 텔루륨(Te), 셀레늄(Se), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the chalcogenide source may include one selected from the group consisting of sulfur (S), tellurium (Te), selenium (Se), and combinations thereof, but is limited thereto. It doesn't work.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 칼코게나이드 소스는 파우더 또는 기체 상태인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the chalcogenide source may be in a powder or gas state, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 디칼코게나이드는 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, ReS2, ReSe2, ReTe2, TaS2, TaSe2, TaTe2, TiS2, TiSe2, TiTe2, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the transition metal dichalcogenide is MoS 2 , MoSe 2 , MoTe 2 , WS 2 , WSe 2 , WTe 2 , ReS 2 , ReSe 2 , ReTe 2 , TaS 2 , TaSe 2 , TaTe 2 , TiS 2 , TiSe 2 , TiTe 2 , and combinations thereof, but are not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 물리기상증착법은 스퍼터링 방법, 전자빔 증착 방법, 열증착 방법, 이온 클러스터 빔, 펄스 레이저 증착 방법 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the physical vapor deposition method may be performed by a method selected from the group consisting of a sputtering method, an electron beam deposition method, a thermal evaporation method, an ion cluster beam, a pulse laser deposition method, and combinations thereof. However, it is not limited to this.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 박막은 0.25 nm 내지 15 nm 의 두께를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the transition metal thin film may have a thickness of 0.25 nm to 15 nm, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기판은 Si, SiO2, Ge, GaN, AlN, GaP, InP, GaAs, SiC, Al2O3, LiAlO3, MgO, 유리, 석영, 사파이어, 그래파이트, 그래핀 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the substrate is Si, SiO 2 , Ge, GaN, AlN, GaP, InP, GaAs, SiC, Al 2 O 3 , LiAlO 3 , MgO, glass, quartz, sapphire, graphite, graphene and combinations thereof, but are not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 디칼코게나이드를 제조하는 단계는 500℃ 내지 1000℃의 온도 하에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the step of preparing the transition metal dichalcogenide may be performed at a temperature of 500°C to 1000°C, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 박막을 형성하는 단계는 5 mTorr 내지 15 mTorr 의 압력 하에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the step of forming the transition metal thin film may be performed under a pressure of 5 mTorr to 15 mTorr, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 디칼코게나이드를 제조하는 단계는 300 mTorr 내지 700 mTorr 의 압력 하에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the step of preparing the transition metal dichalcogenide may be performed under a pressure of 300 mTorr to 700 mTorr, but is not limited thereto.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described means of solving the problem are merely illustrative and should not be construed as intended to limit the present application. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may be present in the drawings and detailed description of the invention.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원의 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법은 물리기상증착법을 이용하여 박막의 두께를 용이하게 조절할 수 있고 대면적의 박막에 균일하게 증착할 수 있다. According to the means for solving the problem of the present application described above, the method for producing transition metal dichalcogenide of the present application can easily control the thickness of the thin film using physical vapor deposition and can be uniformly deposited on a thin film of a large area.

나아가, 기판 상에 전이금속 박막을 형성할 때 기판의 온도를 조절함으로써 전이금속 원자의 확산 거리를 조절하여 결정성을 높이고, 따라서 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.Furthermore, when forming a transition metal thin film on a substrate, by controlling the temperature of the substrate, the diffusion distance of transition metal atoms can be adjusted to increase crystallinity and thus improve electrical properties.

또한, 상기 제조 방법에 따라 제조된 전이금속 디칼코게나이드는 기존 반도체 재료를 대체할 수 있으며, 에너지 저장, 전자 소재, 바이오센서, 가스센서 등 다분야에서 활용 가능한 장점이 있다.In addition, the transition metal dichalcogenide produced according to the above manufacturing method can replace existing semiconductor materials and has the advantage of being applicable to various fields such as energy storage, electronic materials, biosensors, and gas sensors.

도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법의 순서도이다.
도 2 는 본원의 일 구현예에 따른 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법의 모식도이다.
도 3 은 본원의 일 실시예에 따른 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법의 모식도이다.
도 4 는 본원의 일 구현예에 따른 기판의 온도를 조절하면서 기판 상에 전이금속 박막을 물리기상증착법을 이용하여 형성하는 단계의 모식도이다.
도 5 의 (a) 및 (b)는 각각 본원의 일 비교예 및 실시예에 따른 전이금속 박막의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 6 은 본원의 일 비교예 및 실시예에 따른 전이금속 박막의 X 선 회절 패턴(X-ray diffraction, XRD) 그래프이다.
1 is a flowchart of a method for producing transition metal dichalcogenide according to an embodiment of the present application.
Figure 2 is a schematic diagram of a method for producing transition metal dichalcogenide according to an embodiment of the present application.
Figure 3 is a schematic diagram of a method for producing transition metal dichalcogenide according to an embodiment of the present application.
Figure 4 is a schematic diagram of the step of forming a transition metal thin film on a substrate using physical vapor deposition while controlling the temperature of the substrate according to an embodiment of the present application.
Figures 5 (a) and (b) are scanning electron microscope (SEM) images of transition metal thin films according to comparative examples and examples of the present application, respectively.
Figure 6 is an X-ray diffraction (XRD) graph of a transition metal thin film according to a comparative example and example of the present application.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present application will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement them. However, the present application may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present application in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a part is said to be “connected” to another part, this includes not only the case where it is “directly connected,” but also the case where it is “electrically connected” with another element in between. do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is said to be located “on”, “above”, “at the top”, “below”, “at the bottom”, or “at the bottom” of another member, this means that a member is located on another member. This includes not only cases where they are in contact, but also cases where another member exists between two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification of the present application, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification of the present application, when a part “includes” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.As used herein, the terms “about,” “substantially,” and the like are used to mean at or close to a numerical value when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are presented, and to aid understanding of the present application. It is used to prevent unscrupulous infringers from unfairly exploiting disclosures in which precise or absolute figures are mentioned. Additionally, throughout the specification herein, “a step of” or “a step of” does not mean “a step for.”

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination thereof" included in the Markushi format expression means a mixture or combination of one or more components selected from the group consisting of the components described in the Markushi format expression, It means including one or more selected from the group consisting of.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.Throughout this specification, description of “A and/or B” means “A, B, or A and B.”

이하, 본원의 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the method for producing transition metal dichalcogenide of the present application will be described in detail with reference to embodiments, examples, and drawings. However, the present application is not limited to these embodiments, examples, and drawings.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 기판의 온도를 조절하면서 상기 기판 상에 전이금속 박막을 물리기상증착법을 이용하여 형성하는 단계; 및 상기 전이금속 박막 상에 칼코게나이드 소스를 제공하여 화학기상증착법을 이용하여 전이금속 디칼코게나이드를 제조하는 단계를 포함하는, 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법을 제공한다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the first aspect of the present application includes forming a transition metal thin film on the substrate using physical vapor deposition while controlling the temperature of the substrate; and providing a chalcogenide source on the transition metal thin film to produce the transition metal dichalcogenide using chemical vapor deposition.

도 1 은 본원의 구현예에 따른 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법의 순서도이고, 도 2 는 본원의 일 구현예에 따른 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법의 모식도이고, 도 3 은 본원의 일 실시예에 따른 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법의 모식도이다.Figure 1 is a flowchart of a method for producing a transition metal dichalcogenide according to an embodiment of the present application, Figure 2 is a schematic diagram of a method for producing a transition metal dichalcogenide according to an embodiment of the present application, and Figure 3 is an embodiment of the present application This is a schematic diagram of a method for producing transition metal dichalcogenide according to an example.

이하, 도 1 내지 도 3 을 참조하여 상기 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a method for producing the transition metal dichalcogenide will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

먼저, 기판(100)의 온도를 조절하면서 상기 기판(100) 상에 전이금속 박막(200)을 물리기상증착법을 이용하여 형성한다 (S100).First, a transition metal thin film 200 is formed on the substrate 100 using physical vapor deposition while controlling the temperature of the substrate 100 (S100).

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 박막(200)을 형성하는 단계에서 상기 기판(100)의 온도는 300℃ 내지 1200℃으로 조절되는 것일 수 있으며, 예를 들어 상기 기판(100)의 온도는 500℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to one embodiment of the present application, in the step of forming the transition metal thin film 200, the temperature of the substrate 100 may be adjusted to 300°C to 1200°C, for example, the temperature of the substrate 100 may be 500°C, but is not limited thereto.

상기 전이금속 박막(200)을 형성하는 단계에서 상기 기판(100)의 온도를 조절함으로써 상기 전이금속 원자의 확산 거리를 조절할 수 있다.In the step of forming the transition metal thin film 200, the diffusion distance of the transition metal atoms can be adjusted by controlling the temperature of the substrate 100.

도 4 는 본원의 일 구현예에 따른 기판(100)의 온도를 조절하면서 기판(100) 상에 전이금속 박막(200)을 물리기상증착법을 이용하여 형성하는 단계의 모식도이다. 상기 도 4 를 참조하면, 300℃ 내지 1200℃으로 조절한 고온의 기판(100) 상에 전이금속이 물리기상증착법으로 증착될 때 전이금속 원자의 확산거리가 증가함으로써 전이금속 박막(200)의 결정성이 증가되어, 결과적으로 전이금속 디칼코게나이드(400)가 높은 전자의 이동도를 가지고 활용도 또한 증가될 수 있다.FIG. 4 is a schematic diagram of forming a transition metal thin film 200 on a substrate 100 using physical vapor deposition while controlling the temperature of the substrate 100 according to an embodiment of the present application. Referring to FIG. 4, when a transition metal is deposited by physical vapor deposition on a high temperature substrate 100 adjusted to 300°C to 1200°C, the diffusion distance of the transition metal atoms increases, thereby forming the transition metal thin film 200. As a result, the transition metal dichalcogenide 400 has high electron mobility and its usability can also be increased.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 물리기상증착법은 스퍼터링 방법, 전자빔 증착 방법, 열증착 방법, 이온 클러스터 빔, 펄스 레이저 증착 방법 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 수행되는 것일 수 있으며, 구체적으로는 스퍼터링 방법에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the physical vapor deposition method may be performed by a method selected from the group consisting of a sputtering method, an electron beam deposition method, a thermal evaporation method, an ion cluster beam, a pulse laser deposition method, and combinations thereof. Specifically, it may be performed by a sputtering method, but is not limited thereto.

상기 물리기상증착법은 증착하고자 하는 박막과 같은 재료를 진공 중에서 증발 또는 스퍼터링을 통해 기판 상에 증착시키는 방법이다.The physical vapor deposition method is a method of depositing a material, such as a thin film to be deposited, on a substrate through evaporation or sputtering in a vacuum.

상기 스퍼터링 방법은 비교적 낮은 진공도에서 플라즈마를 이온화된 아르곤 등의 가스를 가속하여 타겟에 충돌시키고, 상기 타겟의 원자를 분출시켜 기판 상에 박막을 형성하는 방법이다. 스퍼터링 방법은 증착 능력, 복잡한 합금을 유지하는 능력이 뛰어나고, 고온에서 내열성 금속의 증착 능력이 뛰어난 특징이 있다.The sputtering method is a method of accelerating plasma ionized gas such as argon at a relatively low vacuum to collide with a target and ejecting atoms of the target to form a thin film on a substrate. The sputtering method has excellent deposition capabilities, the ability to maintain complex alloys, and the ability to deposit heat-resistant metals at high temperatures.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 박막(200)은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 레늄(Re), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 전이금속을 포함하는 것을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로는 몰리브덴을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the transition metal thin film 200 is a group consisting of molybdenum (Mo), tungsten (W), rhenium (Re), tantalum (Ta), titanium (Ti), and combinations thereof. It may include one containing a transition metal selected from, and may specifically include molybdenum, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 박막(200)을 형성하는 단계는 5 mTorr 내지 15 mTorr 의 압력 하에서 수행되는 것일 수 있으며, 구체적으로는 7 mTorr 의 압력 하에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the step of forming the transition metal thin film 200 may be performed under a pressure of 5 mTorr to 15 mTorr, and specifically, may be performed under a pressure of 7 mTorr, but is limited thereto. It doesn't work.

이어서, 상기 전이금속 박막(200) 상에 칼코게나이드 소스(300)를 제공하여 화학기상증착법을 이용하여 전이금속 디칼코게나이드(400)를 제조한다 (S200).Next, a chalcogenide source 300 is provided on the transition metal thin film 200 to produce transition metal dichalcogenide 400 using chemical vapor deposition (S200).

상기 화학기상증착법은 파우더 또는 기체 상태의 원료 물질을 기판 상에 공급하고, 기상 또는 기판 표면에서의 열분해, 광분해, 산화환원반응, 치환 등의 화학적 반응으로 박막을 기판 표면 상에 형성하는 방법이다.The chemical vapor deposition method is a method of supplying powder or gaseous raw materials onto a substrate and forming a thin film on the substrate surface through chemical reactions such as thermal decomposition, photolysis, redox reaction, and substitution in the gas phase or on the surface of the substrate.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 칼코게나이드 소스(300)는 황(S), 텔루륨(Te), 셀레늄(Se), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로는 황을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the chalcogenide source 300 may include one selected from the group consisting of sulfur (S), tellurium (Te), selenium (Se), and combinations thereof, , specifically, may include sulfur, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 칼코게나이드 소스(300)는 파우더 또는 기체 상태인 것일 수 있으며, 구체적으로는 기체 상태인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the chalcogenide source 300 may be in a powder or gaseous state, and specifically may be in a gaseous state, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 디칼코게나이드(400)는 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, ReS2, ReSe2, ReTe2, TaS2, TaSe2, TaTe2, TiS2, TiSe2, TiTe2, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로는 MoS2 를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the transition metal dichalcogenide 400 is MoS 2 , MoSe 2 , MoTe 2 , WS 2 , WSe 2 , WTe 2 , ReS 2 , ReSe 2 , ReTe 2 , TaS 2 , TaSe 2 , TaTe 2 , TiS 2 , TiSe 2 , TiTe 2 , and combinations thereof, and may specifically include MoS 2 , but are not limited thereto.

상기 전이금속 디칼코게나이드(400)는 전술한 바와 같이, 그래핀을 대체할 수 있는 2 차원 물질로서 주목받고 있다. 전이금속 디칼코게나이드는 원리적으로 구성 원자들과 2 차원적인 상호작용만 하기 때문에 전이금속 디칼코게나이드에서 캐리어들의 수송은 통상적인 박막이나 벌크와는 전혀 다르게, 탄도 수송 양상을 나타내며, 이로부터 고이동도, 고속, 저전력 특성 구현이 가능할 수 있다.As described above, the transition metal dichalcogenide 400 is attracting attention as a two-dimensional material that can replace graphene. Since transition metal dichalcogenides, in principle, only interact two-dimensionally with their constituent atoms, the transport of carriers in transition metal dichalcogenides shows a ballistic transport pattern, which is completely different from that in conventional thin films or bulk, and from this, It may be possible to implement mobility, high speed, and low power characteristics.

특히, 상기 MoS2 (410)는 대표적인 전이금속 디칼코게나이드로서, 몰리브덴(Mo)이 황(S) 사이에 개재된 샌드위치 구조로 되어 있다. MoS2 는 원자 간에 매우 강한 공유결합을 통해 층을 이루고 있는 반면, 각 층들끼리는 약한 반데르발스 결합을 하는 이차원 층상구조를 가진다.In particular, the MoS 2 (410) is a representative transition metal dichalcogenide, which has a sandwich structure in which molybdenum (Mo) is sandwiched between sulfur (S). MoS 2 forms layers through very strong covalent bonds between atoms, while each layer has a two-dimensional layered structure with weak van der Waals bonds.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 박막(200)은 0.25nm 내지 15 nm 의 두께를 가지는 것일 수 있으며, 구체적으로는 5 nm 내지 10 nm 의 두께를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 전이금속 박막(200)의 두께를 조절함으로써 상기 전이금속 디칼코게나이드(400)의 두께를 조절할 수 있다.According to one embodiment of the present application, the transition metal thin film 200 may have a thickness of 0.25 nm to 15 nm, and specifically may have a thickness of 5 nm to 10 nm, but is not limited thereto. By adjusting the thickness of the transition metal thin film 200, the thickness of the transition metal dichalcogenide 400 can be adjusted.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기판(100)은 Si, SiO2, Ge, GaN, AlN, GaP, InP, GaAs, SiC, Al2O3, LiAlO3, MgO, 유리, 석영, 사파이어, 그래파이트, 그래핀 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로는 Si 를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the substrate 100 is Si, SiO 2 , Ge, GaN, AlN, GaP, InP, GaAs, SiC, Al 2 O 3 , LiAlO 3 , MgO, glass, quartz, sapphire, graphite. , graphene, and combinations thereof, and may specifically include Si, but are not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 디칼코게나이드(400)를 제조하는 단계는 500℃ 내지 1000℃의 온도 하에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the step of manufacturing the transition metal dichalcogenide 400 may be performed at a temperature of 500°C to 1000°C, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전이금속 디칼코게나이드(400)를 제조하는 단계는 300 mTorr 내지 700 mTorr 의 압력 하에서 수행되는 것일 수 있으며, 구체적으로는 500 mTorr 의 압력 하에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the step of manufacturing the transition metal dichalcogenide 400 may be performed under a pressure of 300 mTorr to 700 mTorr, and specifically, may be performed under a pressure of 500 mTorr. It is not limited to this.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail through the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present application.

[실시예 1] 전이금속 박막의 형성[Example 1] Formation of transition metal thin film

아세톤과 아이소프로필 알코올(IPA)을 이용하여 실리콘 기판(110) 상의 불순물을 제거한 후, 상기 실리콘 기판(110) 상에 고온 DC 스퍼터를 이용하여 몰리브덴(Mo)를 증착하였다. 상기 증착 단계에서 DC 파워는 80 W, 실리콘 기판(110)의 온도는 500℃, 공정 압력은 7 mTorr, 아르곤(Ar) 가스의 양은 57 sccm 내지 60 sccm, 공정 시간은 30 초의 조건하에서 진행하였다. 몰리브덴 박막(210)의 두께는 15 nm 으로 형성하였다.After removing impurities on the silicon substrate 110 using acetone and isopropyl alcohol (IPA), molybdenum (Mo) was deposited on the silicon substrate 110 using high-temperature DC sputtering. In the deposition step, the DC power was 80 W, the temperature of the silicon substrate 110 was 500°C, the process pressure was 7 mTorr, the amount of argon (Ar) gas was 57 sccm to 60 sccm, and the process time was 30 seconds. The thickness of the molybdenum thin film 210 was formed to be 15 nm.

[실시예 2] 전이금속 디칼코게나이드의 제조[Example 2] Preparation of transition metal dichalcogenide

상기 실시예 1 에서 형성한 몰리브덴 박막(210)을 CVD 챔버에 넣고 100 sccm 의 황화수소(H2S)(310) 가스를 주입해주며 750℃까지 가열하였다. 이때, 공정 압력은 500 mTorr, 공정 시간은 15 분의 조건 하에서 진행하였다. 상기 황화수소 가스(310)를 이용하여 황을 균일하고 지속적으로 공급함으로써 전이금속 디칼코게나이드(400)인 MoS2 (410)를 균일하게 제조하였다.The molybdenum thin film 210 formed in Example 1 was placed in a CVD chamber, and 100 sccm of hydrogen sulfide (H 2 S) 310 gas was injected and heated to 750°C. At this time, the process pressure was 500 mTorr and the process time was 15 minutes. MoS 2 (410), a transition metal dichalcogenide (400), was uniformly manufactured by uniformly and continuously supplying sulfur using the hydrogen sulfide gas (310).

[비교예] [Comparative example]

본원의 가장 큰 특징인 기판의 온도 조절이 전이금속 박막의 결정성에 미치는 영향을 확인하기 위해, 비교예 1 의 전이금속 박막을 제조하였다. 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조하였으며, 상기 기판의 온도는 500℃ 대신 상온으로 조절하였다.In order to confirm the effect of temperature control of the substrate, which is the biggest feature of the present application, on the crystallinity of the transition metal thin film, the transition metal thin film of Comparative Example 1 was manufactured. It was manufactured in the same manner as Example 1, and the temperature of the substrate was adjusted to room temperature instead of 500°C.

[실험예] [Experimental example]

도 5 의 (a) 및 (b)는 각각 본원의 일 비교예 및 실시예에 따른 전이금속 박막의 주사전자현미경(SEM) 이미지로서, 전이금속 박막의 결정립의 크기를 확인 및 비교할 수 있다Figures 5 (a) and (b) are scanning electron microscope (SEM) images of transition metal thin films according to comparative examples and examples of the present application, respectively, and the size of grains of the transition metal thin films can be confirmed and compared.

상기 비교예에 따른 전이금속 박막의 주사전자현미경 이미지인 도 5 의 (a)를 참조하면, 실리콘 기판 상에 15 nm 의 두께로 증착된 몰리브덴 박막에서 10 nm 이하의 작은 결정립들을 형성된 반면, 상기 실시예 1 에 따른 전이금속 박막의 주사전자 현미경 이미지인 도 5 의 (b)를 참조하면, 실리콘 기판 상에 15 nm 의 두께로 증착된 몰리브덴 박막에서 15 nm 의 큰 결정립들을 형성되었다. 상기 도 5 의 (a) 및 (b)는 박막이 균일하게 형성되어 눈으로는 결정립들의 크기를 확인하기가 어렵다.Referring to Figure 5 (a), which is a scanning electron microscope image of the transition metal thin film according to the comparative example, small crystal grains of 10 nm or less were formed in the molybdenum thin film deposited to a thickness of 15 nm on a silicon substrate, whereas in the above embodiment Referring to Figure 5(b), which is a scanning electron microscope image of the transition metal thin film according to Example 1, large crystal grains of 15 nm were formed in the molybdenum thin film deposited to a thickness of 15 nm on a silicon substrate. In (a) and (b) of FIG. 5, the thin film is formed uniformly, so it is difficult to visually check the size of the crystal grains.

도 6 은 본원의 일 비교예 및 실시예에 따른 전이금속 박막의 X 선 회절 패턴(X-ray diffraction, XRD) 그래프로서, 전이금속 박막의 결정방향 및 결정성을 확인 및 비교할 수 있다.Figure 6 is an

도 6 을 참조하면, 실시예 1 에 따른 전이금속 박막의 피크의 폭이 비교예에 따른 전이금속 박막의 피크의 폭보다 더 좁은 것을 확인할 수 있으며, X 선 회절 패턴에서 결정의 크기는 피크의 폭에 반비레한다. 따라서 실시예 1 에 따른 전이금속 박막의 결정성이 더 뛰어난 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the peak width of the transition metal thin film according to Example 1 is narrower than that of the transition metal thin film according to Comparative Example, and the size of the crystal in the X-ray diffraction pattern is the width of the peak. It's a joke. Therefore, it can be seen that the crystallinity of the transition metal thin film according to Example 1 is superior.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present application described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present application can be easily modified into other specific forms without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as unitary may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present application.

100 : 기판
110 : 실리콘 기판
200 : 전이금속 박막
210 : Mo 박막
300 : 칼코게나이드 소스
310 : H2S 가스
400 : 전이금속 디칼코게나이드
410 : MoS2
100: substrate
110: silicon substrate
200: Transition metal thin film
210: Mo thin film
300: Chalcogenide source
310: H 2 S gas
400: Transition metal dichalcogenide
410: MoS 2

Claims (13)

기판의 온도를 조절하면서 상기 기판 상에 전이금속 박막을 물리기상증착법을 이용하여 형성하는 단계; 및
상기 전이금속 박막 상에 칼코게나이드 소스를 제공하여 화학기상증착법을 이용하여 전이금속 디칼코게나이드를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 전이금속 박막을 형성하는 단계에서 상기 기판의 온도는 500℃ 내지 1200℃으로 조절함으로써 상기 전이금속 원자의 확산 거리를 조절하고,
상기 전이금속 박막의 두께를 조절함으로써 상기 전이금속 디칼코게나이드의 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법.
Forming a transition metal thin film on the substrate using physical vapor deposition while controlling the temperature of the substrate; and
Characterized by providing a chalcogenide source on the transition metal thin film and producing transition metal dichalcogenide using chemical vapor deposition,
In the step of forming the transition metal thin film, the temperature of the substrate is adjusted to 500°C to 1200°C to control the diffusion distance of the transition metal atoms,
A method for producing a transition metal dichalcogenide, characterized in that the thickness of the transition metal dichalcogenide is adjusted by adjusting the thickness of the transition metal thin film.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 전이금속 박막은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 레늄(Re), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 전이금속을 포함하는 것인, 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법.
According to claim 1,
The transition metal thin film includes a transition metal selected from the group consisting of molybdenum (Mo), tungsten (W), rhenium (Re), tantalum (Ta), titanium (Ti), and combinations thereof, Method for producing transition metal dichalcogenide.
제 1 항에 있어서,
상기 칼코게나이드 소스는 황(S), 텔루륨(Te), 셀레늄(Se), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법.
According to claim 1,
The method of producing a transition metal dichalcogenide, wherein the chalcogenide source includes one selected from the group consisting of sulfur (S), tellurium (Te), selenium (Se), and combinations thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 칼코게나이드 소스는 파우더 또는 기체 상태인 것인, 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법.
According to claim 1,
A method for producing a transition metal dichalcogenide, wherein the chalcogenide source is in a powder or gas state.
제 1 항에 있어서,
상기 전이금속 디칼코게나이드는 MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2, WSe2, WTe2, ReS2, ReSe2, ReTe2, TaS2, TaSe2, TaTe2, TiS2, TiSe2, TiTe2, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법.
According to claim 1,
The transition metal dichalcogenide is MoS 2 , MoSe 2 , MoTe 2, WS 2, WSe 2, WTe 2, ReS 2, ReSe 2, ReTe 2 , TaS 2 , TaSe 2 , TaTe 2 , TiS 2 , TiSe 2 , TiTe 2 , and a method for producing a transition metal dichalcogenide, comprising a method selected from the group consisting of combinations thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 물리기상증착법은 스퍼터링 방법, 전자빔 증착 방법, 열증착 방법, 이온 클러스터 빔, 펄스 레이저 증착 방법 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 수행되는 것인, 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법.
According to claim 1,
The physical vapor deposition method is performed by a method selected from the group consisting of sputtering method, electron beam deposition method, thermal evaporation method, ion cluster beam, pulse laser deposition method, and combinations thereof. Preparation of transition metal dichalcogenide method.
제 1 항에 있어서,
상기 전이금속 박막은 0.25 nm 내지 15 nm 의 두께를 가지는 것인, 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법.
According to claim 1,
A method of producing a transition metal dichalcogenide, wherein the transition metal thin film has a thickness of 0.25 nm to 15 nm.
제 1 항에 있어서,
상기 기판은 Si, SiO2, Ge, GaN, AlN, GaP, InP, GaAs, SiC, Al2O3, LiAlO3, MgO, 유리, 석영, 사파이어, 그래파이트, 그래핀 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법.
According to claim 1,
The substrate is a group consisting of Si, SiO 2 , Ge, GaN, AlN, GaP, InP, GaAs, SiC, Al 2 O 3 , LiAlO 3 , MgO, glass, quartz, sapphire, graphite, graphene, and combinations thereof. A method for producing a transition metal dichalcogenide, comprising a method selected from.
제 1 항에 있어서,
상기 전이금속 디칼코게나이드를 제조하는 단계는 500℃ 내지 1000℃의 온도 하에서 수행되는 것인, 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법.
According to claim 1,
A method for producing a transition metal dichalcogenide, wherein the step of preparing the transition metal dichalcogenide is performed at a temperature of 500°C to 1000°C.
제 1 항에 있어서,
상기 전이금속 박막을 형성하는 단계는 5 mTorr 내지 15 mTorr 의 압력 하에서 수행되는 것인, 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법.
According to claim 1,
The step of forming the transition metal thin film is performed under a pressure of 5 mTorr to 15 mTorr.
제 1 항에 있어서,
상기 전이금속 디칼코게나이드를 제조하는 단계는 300 mTorr 내지 700 mTorr 의 압력 하에서 수행되는 것인, 전이금속 디칼코게나이드의 제조 방법.
According to claim 1,
The step of preparing the transition metal dichalcogenide is performed under a pressure of 300 mTorr to 700 mTorr.
KR1020180060821A 2018-05-29 2018-05-29 Preparing method of transition metal dichalcogenide KR102576569B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180060821A KR102576569B1 (en) 2018-05-29 2018-05-29 Preparing method of transition metal dichalcogenide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180060821A KR102576569B1 (en) 2018-05-29 2018-05-29 Preparing method of transition metal dichalcogenide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190135606A KR20190135606A (en) 2019-12-09
KR102576569B1 true KR102576569B1 (en) 2023-09-08

Family

ID=68837720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180060821A KR102576569B1 (en) 2018-05-29 2018-05-29 Preparing method of transition metal dichalcogenide

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102576569B1 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101360997B1 (en) * 2012-03-12 2014-02-11 성균관대학교산학협력단 Preparing method of chacogenide metal thin film
CN107406966B (en) * 2015-03-03 2020-11-20 株式会社半导体能源研究所 Oxide semiconductor film, semiconductor device including the same, and display device including the semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190135606A (en) 2019-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Huang et al. Large‐area 2D layered MoTe2 by physical vapor deposition and solid‐phase crystallization in a tellurium‐free atmosphere
US10400331B2 (en) Method for manufacturing metal chalcogenide thin film and thin film manufactured thereby
US10811254B2 (en) Method for fabricating metal chalcogenide thin films
CN109868454B (en) Preparation method of two-dimensional chromium sulfide material
US11094558B2 (en) Doped metal-chalcogenide thin film and method of manufacturing the same
KR101591833B1 (en) Method for manufacturing doped metal chalcogenide film and the film manufactured by the same
US20230114347A1 (en) Method of forming transition metal dichalcogenide thin film
JP6190562B2 (en) Graphene growth method
Boschker et al. Textured Sb2Te3 films and GeTe/Sb2Te3 superlattices grown on amorphous substrates by molecular beam epitaxy
US11060186B2 (en) In situ generation of gaseous precursors for chemical vapor deposition of a chalcogenide
CN109437124B (en) Method for synthesizing single-layer transition metal chalcogenide
Villamayor et al. Growth of two-dimensional WS2 thin films by reactive sputtering
Pradhan et al. Modulation of microstructural and electrical properties of rapid thermally synthesized MoS2 thin films by the flow of H2 gas
CN111206230B (en) Preparation method of novel two-dimensional chromium sulfide material
EP3662505B1 (en) Mono- and multilayer silicene prepared by plasma-enhanced chemical vapor deposition
WO2016013984A1 (en) Process for depositing metal or metalloid chalcogenides
KR20190024675A (en) Method for fabricating metal chalcogenide thin films
KR102576569B1 (en) Preparing method of transition metal dichalcogenide
Wong Chemical vapor deposition growth of 2D semiconductors
Li et al. Halide vapor phase epitaxy of monolayer molybdenum diselenide single crystals
KR102182163B1 (en) Method for manufacturing graphene-metal chalcogenide hybrid film, the film manufactured by the same, a Shottky barrier diode using the same and method for manufucturing the same
KR102020495B1 (en) Method of mamufacturing transition metal dichalcogenide thin film
Yadav et al. Effect of different precursors on morphology of CVD synthesized MoSe2
WO2021032947A1 (en) Method and composition
Lin et al. Synthesis and Properties of 2D Semiconductors

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant