KR102658232B1 - Electronic Device Using 2D Materials - Google Patents

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KR102658232B1
KR102658232B1 KR1020210090401A KR20210090401A KR102658232B1 KR 102658232 B1 KR102658232 B1 KR 102658232B1 KR 1020210090401 A KR1020210090401 A KR 1020210090401A KR 20210090401 A KR20210090401 A KR 20210090401A KR 102658232 B1 KR102658232 B1 KR 102658232B1
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주민규
김예은
서유경
김수연
박윤희
채민지
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숙명여자대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 층간재료에 관통공을 형성하거나, 층간재료의 다양한 위치에 소스전극 및 드레인전극을 형성시켜 유효 접촉저항의 크기를 낮출 수 있는 2차원 물질을 이용하는 전자 소자를 제공한다.The present invention provides an electronic device using a two-dimensional material that can reduce the size of effective contact resistance by forming through holes in the interlayer material or forming source and drain electrodes at various positions in the interlayer material.

Description

2차원 물질을 이용하는 전자 소자{Electronic Device Using 2D Materials}Electronic Device Using 2D Materials}

본 발명은 2차원 물질을 이용하는 전자 소자에 관한 것이다. 보다 상세하게는 전극을 다양한 위치에 배치하여 전하의 이동 효율을 높일 수 있는 2차원 물질을 이용하는 전자 소자이다.The present invention relates to electronic devices using two-dimensional materials. More specifically, it is an electronic device that uses two-dimensional materials that can increase the efficiency of charge movement by placing electrodes in various positions.

원자 수준으로 얇은 박막인 2차원 나노 물질은 실리콘 기반 전자 소자를 대체하는 차세대 소재로 주목받고 있다. 2차원 물질은 더욱 투명하고, 유연하며, 단단한 특성을 가지고 있어 반도체, 태양전지, 디스플레이 등에 적용하고자 다양한 연구가 진행되고 있다.Two-dimensional nanomaterials, which are atomically thin films, are attracting attention as next-generation materials that replace silicon-based electronic devices. Two-dimensional materials have more transparent, flexible, and hard properties, so various research is being conducted to apply them to semiconductors, solar cells, displays, etc.

다양한 2차원 물질들이 발견되고 있으며, 가장 대표적인 예로 그래핀이 있다. 2차원 평면을 이루는 구조로 되어 있으나, 전도체로서 활용성이 제한적인 단점이 있다. 이에 따라, 최근에는 물질 자체가 반도체인 이황화몰리브덴이 그래핀을 대체할 차세대 전자 소재로서 주목받고 있다.A variety of two-dimensional materials are being discovered, the most representative example being graphene. Although it has a two-dimensional plane structure, it has the disadvantage of limited usability as a conductor. Accordingly, molybdenum disulfide, a semiconductor material itself, has recently been attracting attention as a next-generation electronic material to replace graphene.

이러한, 2차원 물질들은 수많은 응용 가능성을 보여주고 있다. 2차원 물질은 2차원 원자층 한 개로도 고성능 전자 소자를 제작할 수 있다. 또한, 2차원 물질은 반데르발스 상호작용을 이용하여 수직으로 쌓은 이종구조의 특이한 특성을 보여주고 있고, 기존의 반도체의 특성에 버금가거나 압도할 수 있는 새로운 물리적 특성을 보여주고 있다.These two-dimensional materials show numerous application possibilities. Two-dimensional materials can produce high-performance electronic devices with just a single two-dimensional atomic layer. In addition, two-dimensional materials show unique characteristics of vertically stacked heterogeneous structures using van der Waals interactions, and show new physical properties that can rival or surpass those of existing semiconductors.

2차원 물질은 기존의 Si, GaAs 등의 화합물 반도체와 달리 Dangling bond를 갖지 않아 2차원 원자층 하나로도 고성능 전자 소자를 제작할 수 있는 장점이 있으나, 종래의 2차원 물질의 층간재료를 이용한 전자 소자는 2차원 물질과 금속과의 화학적 결합의 어려움으로 상대적으로 높은 접촉 저항이 존재하는 문제점이 있었다.Two-dimensional materials, unlike existing compound semiconductors such as Si and GaAs, do not have dangling bonds, so they have the advantage of being able to manufacture high-performance electronic devices with a single two-dimensional atomic layer. However, electronic devices using interlayer materials of conventional two-dimensional materials are There was a problem of relatively high contact resistance due to the difficulty in chemically bonding between two-dimensional materials and metals.

또한, 층간재료 상에 전극을 형성시킴으로써 2차원 물질인 반데르발스 층간재료의 표면에 결함을 만들 수 있고, 이러한 표면 결함때문에 페르미 준위 고정 현상이 나타나는 문제점이 있었다.In addition, by forming an electrode on the interlayer material, defects can be created on the surface of the van der Waals interlayer material, which is a two-dimensional material, and there is a problem in that the Fermi level fixation phenomenon appears due to these surface defects.

이러한 문제를 극복하기 위하여 전자 소자, 즉 2차원 물질의 층간재료를 이용한 반도체 소자에서 유효접촉저항의 크기를 줄일 수 있는 시도가 필요하다.In order to overcome this problem, attempts are needed to reduce the size of the effective contact resistance in electronic devices, that is, semiconductor devices using interlayer materials of two-dimensional materials.

등록특허 제10-2018-0015956 호 공개특허공보Registered Patent No. 10-2018-0015956 Open Patent Publication

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 층간재료에 관통공을 형성하거나, 층간재료의 다양한 위치에 소스전극 및 드레인전극을 형성시켜 유효 접촉저항의 크기를 낮출 수 있는 2차원 물질을 이용하는 전자 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art described above, the present invention uses a two-dimensional material that can reduce the size of the effective contact resistance by forming through holes in the interlayer material or forming source and drain electrodes at various positions in the interlayer material. The purpose is to provide electronic devices.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 2차원 물질을 이용하는 전자 소자는 2차원 물질을 이용하는 전자 소자에 있어서, 유전체; 상기 유전체에 위치하여 전하의 이동 통로 역할을 하는 층간재료; 상기 층간재료에 위치하여 외부 전원과 연결되는 소스전극; 및 상기 층간재료에 위치하여 외부 전원과 연결되는 드레인전극;을 포함하고, 상기 층간재료는, 2차원 물질의 적층 형태로 이루어지며, 상기 층간재료는, 상기 소스전극에 대응하는 위치에 형성된 제1관통공 및 상기 드레인전극에 대응하는 위치에 형성된 제2관통공을 포함하고, 상기 소스전극은, 상기 제1관통공에 금속물질이 충진된 제1소스전극을 포함하고, 상기 드레인전극은, 상기 제2관통공에 금속물질이 충진된 제1드레인전극을 포함할 수 있다.In order to achieve the above-described object, an electronic device using a two-dimensional material according to the present invention includes: a dielectric; An interlayer material located in the dielectric and serving as a passage for charge movement; a source electrode located on the interlayer material and connected to an external power source; and a drain electrode located on the interlayer material and connected to an external power source, wherein the interlayer material is made in the form of a stack of two-dimensional materials, and the interlayer material includes a first electrode formed at a position corresponding to the source electrode. It includes a through hole and a second through hole formed at a position corresponding to the drain electrode, wherein the source electrode includes a first source electrode in which the first through hole is filled with a metal material, and the drain electrode includes the It may include a first drain electrode filled with a metal material in the second through hole.

또한, 상기 소스전극은, 상기 층간재료의 상단에 위치하여 상기 제1소스전극과 연결되는 제2소스전극을 더 포함하고, 상기 드레인전극은 상기 층간재료의 상단에 위치하여 상기 제1드레인전극과 연결되는 제2드레인전극을 더 포함하고, 상기 제1소스전극 및 제2소스전극은 일체로 이루어지고, 상기 제1드레인전극 및 제2드레인전극은 일체로 이루어질 수 있다.In addition, the source electrode further includes a second source electrode located at the top of the interlayer material and connected to the first source electrode, and the drain electrode is located at the top of the interlayer material and connected to the first drain electrode. It may further include a second drain electrode connected, wherein the first source electrode and the second source electrode may be formed as one body, and the first drain electrode and the second drain electrode may be formed as one body.

또한, 상기 소스전극은, 상기 층간재료의 하단에 위치하여 상기 제1소스전극과 연결되는 제3소스전극을 더 포함하고, 상기 드레인전극은 상기 층간재료의 하단에 위치하여 상기 제1드레인전극과 연결되는 제3드레인전극을 더 포함하고, 상기 제1소스전극 및 제3소스전극은 일체로 이루어지고, 상기 제1드레인전극 및 제3드레인전극은 일체로 이루어질 수 있다.In addition, the source electrode further includes a third source electrode located at the bottom of the interlayer material and connected to the first source electrode, and the drain electrode is located at the bottom of the interlayer material and connected to the first drain electrode. It may further include a third drain electrode connected, wherein the first source electrode and the third source electrode may be formed as one body, and the first drain electrode and the third drain electrode may be formed as one body.

또한, 상기 소스전극은, 상기 층간재료의 상단에 위치하는 제2소스전극 및 상기 층간재료의 하단에 위치하는 제3소스전극을 더 포함하고, 상기 드레인전극은, 상기 층간재료의 상단에 위치하는 제2드레인전극 및 상기 층간재료의 하단에 위치하는 제3드레인전극을 더 포함하고, 상기 제1소스전극 내지 제3소스전극은 일체로 이루어지고, 상기 제1드레인전극 내지 제3드레인전극은 일체로 이루어질 수 있다.In addition, the source electrode further includes a second source electrode located at the top of the interlayer material and a third source electrode located at the bottom of the interlayer material, and the drain electrode is located at the top of the interlayer material. It further includes a second drain electrode and a third drain electrode located at the bottom of the interlayer material, wherein the first to third source electrodes are integrally formed, and the first to third drain electrodes are integrally formed. It can be done with

또한, 상기 소스전극은, 상기 층간재료의 일측면에 위치하는 제4소스전극을 더 포함하고, 상기 드레인전극은, 상기 층간재료의 타측면에 위치하는 제4드레인전극을 더 포함하고, 상기 제1소스전극 내지 제4소스전극은 일체로 이루어지고, 상기 제1드레인전극 내지 제4드레인전극은 일체로 이루어질 수 있다.In addition, the source electrode further includes a fourth source electrode located on one side of the interlayer material, and the drain electrode further includes a fourth drain electrode located on the other side of the interlayer material. The first to fourth source electrodes may be integrally formed, and the first to fourth drain electrodes may be integrally formed.

또한, 상기 소스전극은, 상기 층간재료의 전면에 위치하는 제5소스전극을 더 포함하고, 상기 드레인전극은, 상기 층간재료의 전면에 위치하는 제5드레인전극을 더 포함하고, 상기 제1소스전극 내지 제5소스전극은 일체로 이루어지고, 상기 제1드레인전극 내지 제5드레인전극은 일체로 이루어질 수 있다.In addition, the source electrode further includes a fifth source electrode located in front of the interlayer material, and the drain electrode further includes a fifth drain electrode located in front of the interlayer material, and the first source electrode The electrode to the fifth source electrode may be formed as one body, and the first drain electrode to the fifth drain electrode may be formed as one body.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 2차원 물질을 이용하는 전자 소자는, 2차원 물질을 이용하는 전자 소자에 있어서, 유전체; 상기 유전체에 위치하여 전하의 이동 통로 역할을 하는 층간재료; 상기 층간재료에 위치하여 외부 전원과 연결되는 소스전극; 및 상기 층간재료에 위치하여 외부 전원과 연결되는 드레인전극;을 포함하고, 상기 층간재료는, 2차원 물질의 적층 형태로 이루어지며, 상기 소스전극은, 상기 층간재료의 상단에 위치하는 제2소스전극, 상기 층간재료의 하단에 위치하는 제3소스전극 및 상기 층간재료의 일측면에 위치하는 제4소스전극을 포함하고, 상기 드레인전극은, 상기 층간재료의 상단에 위치하는 제2드레인전극, 상기 층간재료의 하단에 위치하는 제3드레인전극 및 상기 층간재료의 타측면에 위치하는 제4드레인전극을 포함하고, 상기 제2소스전극 내지 제4소스전극은 일체로 이루어지고, 상기 제2드레인전극 내지 제4드레인전극은 일체로 이루어질 수 있다.In addition, in order to achieve the above-described object, an electronic device using a two-dimensional material according to the present invention includes: a dielectric; An interlayer material located in the dielectric and serving as a passage for charge movement; a source electrode located on the interlayer material and connected to an external power source; and a drain electrode located on the interlayer material and connected to an external power source, wherein the interlayer material is made in the form of a stack of two-dimensional materials, and the source electrode is a second source located on top of the interlayer material. an electrode, a third source electrode located at the bottom of the interlayer material, and a fourth source electrode located on one side of the interlayer material, wherein the drain electrode is a second drain electrode located at the top of the interlayer material, It includes a third drain electrode located at the bottom of the interlayer material and a fourth drain electrode located on the other side of the interlayer material, wherein the second to fourth source electrodes are integrated, and the second drain The electrode to the fourth drain electrode may be formed integrally.

또한, 상기 소스전극은, 상기 층간재료의 전면 및 후면에 위치하는 제5소스전극을 더 포함하고, 상기 드레인전극은, 상기 층간재료의 전면 및 후면에 위치하는 제5드레인전극을 더 포함하고, 상기 제2소스전극 내지 제5소스전극은 일체로 이루어지고, 상기 제2드레인전극 내지 제5드레인전극은 일체로 이루어질 수 있다.In addition, the source electrode further includes a fifth source electrode located on the front and back sides of the interlayer material, and the drain electrode further includes a fifth drain electrode located on the front and back sides of the interlayer material, The second to fifth source electrodes may be integrally formed, and the second to fifth drain electrodes may be integrally formed.

또한, 상기 2차원 물질은 그래핀, 전이금속 다이 칼코제나이드, 실리신, 텔루린, Germanene, Mxenes, 흑린, h-BN 또는 포스포린 중 적어도 어느 하나에 해당할 수 있다.Additionally, the two-dimensional material may correspond to at least one of graphene, transition metal dichalcogenide, silicine, tellurine, Germanene, Mxenes, black phosphorus, h-BN, or phosphorene.

본 발명은, 2차원 층간재료를 관통공을 형성하여 전극을 채움으로써 층간재료와 관통공의 접촉면적을 넓혀 전하의 이동도를 높이는 효과를 제공할 수 있다.The present invention can provide the effect of increasing the mobility of charges by forming through holes with a two-dimensional interlayer material and filling the electrode, thereby expanding the contact area between the interlayer material and the through holes.

본 발명은, 2차원 층간재료의 상단, 하단, 측면 등의 다양한 위치에 전극을 위치시킴으로써 전하의 이동경로를 다양하게 제공하여, 전하의 이동도를 높이는 효과를 제공할 수 있다.The present invention can provide a variety of charge movement paths by placing electrodes at various positions such as the top, bottom, and sides of a two-dimensional interlayer material, thereby providing the effect of increasing charge mobility.

본 발명은, 다양한 위치에 전극을 형성하여, 유효 접촉저항을 감소시킬 수 있고, 2차원 물질 간의 층간 저항을 감소시킬 수 있고, 효율적인 전하 이동으로 열전자에 의한 열화를 억제하며, 소자에서 발생하는 열을 효과적으로 전극을 통해 전달하여 낮은 온도가 유지되는 효과를 제공할 수 있다.The present invention can reduce effective contact resistance by forming electrodes at various positions, reduce interlayer resistance between two-dimensional materials, suppress deterioration due to hot electrons through efficient charge transfer, and reduce heat generated from devices. can be effectively transmitted through the electrode, providing the effect of maintaining a low temperature.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 층간재료를 관통하는 소스전극 및 드레인 전극을 포함하는 전자 소자를 나타낸 사시도이다.
도 2는 층간재료의 상단에 소스전극 및 드레인전극을 형성시킨 전자 소자를 나타낸 사시도이다.
도 3은 층간재료의 하단에 소스전극 및 드레인전극을 형성시킨 전자 소자를 나타낸 사시도이다.
도 4는 층간재료의 상단 및 하단에 소스전극 및 드레인전극을 형성시킨 전자 소자를 나타낸 사시도이다.
도 5는 층간재료의 상단, 하단 및 측면에 소스전극 및 드레인전극을 형성시킨 전자 소자를 나타낸 사시도이다.
도 6은 층간재료의 상단, 하단, 측면 및 전후면에 소스전극 및 드레인전극을 형성시킨 전자 소자를 나타낸 사시도이다.
도 7은 층간재료를 관통하는 전극을 제외한 층간재료의 상단, 하단 및 측면에 소스전극 및 드레인전극을 형성시킨 전자 소자를 나타낸 사시도이다.
도 8은 층간재료를 관통하는 전극을 제외한 층간재료의 상단, 하단, 측면 및 전후면에 소스전극 및 드레인전극을 형성시킨 전자 소자를 나타낸 사시도이다.
도 9는 2차원 물질이 적층된 층간재료의 구체적인 구조를 나타낸 도면이다.
도 10은 층간재료의 상단에 위치한 소스전극 및 드레인전극 구조와 본 발명의 일 실시예에 따른 캡형상으로 이루어진 소스전극 및 드레인전극 구조의 전하의 이동을 비교한 비교도이다.
도 11은 다양한 위치에 적용된 유전체를 포함하는 전자 소자를 나타낸 개념도이다.Figure 1 is a perspective view showing an electronic device including a source electrode and a drain electrode penetrating an interlayer material according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing an electronic device in which a source electrode and a drain electrode are formed on top of an interlayer material.
Figure 3 is a perspective view showing an electronic device in which a source electrode and a drain electrode are formed at the bottom of the interlayer material.
Figure 4 is a perspective view showing an electronic device in which source and drain electrodes are formed on the top and bottom of the interlayer material.
Figure 5 is a perspective view showing an electronic device in which source and drain electrodes are formed on the top, bottom, and sides of the interlayer material.
Figure 6 is a perspective view showing an electronic device in which source and drain electrodes are formed on the top, bottom, sides, and front and back surfaces of the interlayer material.
Figure 7 is a perspective view showing an electronic device in which source electrodes and drain electrodes are formed on the top, bottom, and sides of the interlayer material, excluding the electrodes penetrating the interlayer material.
Figure 8 is a perspective view showing an electronic device in which source and drain electrodes are formed on the top, bottom, sides, and front and rear surfaces of the interlayer material, excluding the electrodes penetrating the interlayer material.
Figure 9 is a diagram showing the specific structure of an interlayer material in which two-dimensional materials are stacked.
Figure 10 is a comparative diagram comparing the charge movement of the source and drain electrode structures located on top of the interlayer material and the cap-shaped source and drain electrode structures according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a conceptual diagram showing an electronic device including a dielectric applied to various positions.

이하에서 본 발명의 실시예에 따른 2차원 물질을 이용하는 전자 소자를 설명한다.Below, an electronic device using a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention will be described.

통상의 기술자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만, 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 개발할 수 있다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이처럼 특별히 열거된 실시예 및 상태에 제한적이지 않은 것으로 이해되어야 한다.Those skilled in the art will be able to develop various devices that embody the principles of the invention and are included within the spirit and scope of the invention, although not explicitly described or shown herein. In addition, it should be understood that all conditional terms and examples listed herein are, in principle, expressly intended only for the purpose of enabling the inventive concept to be understood, and are not limited to the examples and states specifically listed as such.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 발명의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술자가 발명의 기술적 사상을 쉽게 실시할 수 있을 것이다.The above-described purpose, features and advantages will become more clear through the following detailed description of the invention in conjunction with the accompanying drawings, and accordingly, a person skilled in the art will be able to easily implement the technical idea of the invention.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 사시도들을 참고하여 설명될 것이다. 이러한 도면들에 도시된 막 및 영역들의 두께 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.Embodiments described herein will be explained with reference to cross-sectional views and/or perspective views, which are ideal illustrations of the present invention. The thicknesses of films and regions shown in these drawings are exaggerated for effective explanation of technical content. The form of the illustration may be modified depending on manufacturing technology and/or tolerance. Accordingly, embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include changes in form produced according to the manufacturing process.

다양한 실시예들을 설명하면서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 실시예가 다르더라도 편의상 동일한 명칭 및 동일한 참조번호를 부여하기로 한다. 나아가, 이미 다른 실시예에서 설명된 구성 및 작동에 대해서는 편의상 생략하기로 한다.While describing various embodiments, components that perform the same function will be given the same names and same reference numbers for convenience even if the embodiments are different. Furthermore, the configuration and operation already described in other embodiments will be omitted for convenience.

또한, 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되거나 간략하게 도시된 것이다. 이하에서 설명하는 층 구조에서 '상부', '상단', '상' 등의 표현은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 마찬가지로, '하부', '하단', '하' 등의 표현은 접촉하여 바로 아래에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 아래에 있는 것도 포함할 수 있다.In addition, the width and thickness of the layers or regions shown in the attached drawings are somewhat exaggerated or simplified for clarity of the specification. In the layer structure described below, expressions such as 'top', 'top', and 'top' may include not only those directly above in contact but also those directly above in a non-contact manner. Likewise, expressions such as 'lower part', 'bottom', 'bottom', etc. can include not only what is directly below in contact, but also what is below without contact.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 층간재료(200)를 관통하는 소스전극(300) 및 드레인 전극을 포함하는 전자 소자를 나타낸 사시도이다. 도 11은 다양한 위치에 적용된 유전체를 포함하는 전자 소자를 나타낸 개념도이다.도 1을 참조하면, x축은 전, 후 방향을 나타내고, y축은 좌측, 우측 방향을 나타내며, z축은 상, 하 방향을 나타낸다.Figure 1 is a perspective view showing an electronic device including a source electrode 300 and a drain electrode penetrating the interlayer material 200 according to an embodiment of the present invention. Figure 11 is a conceptual diagram showing an electronic device including a dielectric applied to various positions. Referring to Figure 1, the x-axis represents the front and back directions, the y-axis represents the left and right directions, and the z-axis represents the up and down directions. .

본 발명의 실시예에 따르면, 2차원 물질을 이용하는 전자 소자는, 2차원 물질을 이용하는 전자 소자에 있어서, 유전체(100); 상기 유전체(100)에 위치하여 전하의 이동 채널을 형성하는 층간재료(200); 상기 층간재료(200)에 위치하여 외부 전원과 연결되는 소스전극(300); 및 상기 층간재료(200)에 위치하여 외부 전원과 연결되는 드레인전극(400);을 포함하고, 상기 층간재료(200)는, 2차원 물질의 적층 형태로 이루어지며, 상기 층간재료(200)는, 상기 소스전극(300)에 대응하는 위치에 형성된 제1관통공(210) 및 상기 드레인전극(400)에 대응하는 위치에 형성된 제2관통공(220)을 포함하고, 상기 소스전극(300)은, 상기 제1관통공(210)에 금속물질이 충진된 제1소스전극(310)을 포함하고, 상기 드레인전극(400)은, 상기 제2관통공(220)에 금속물질이 충진된 제1드레인전극(410)을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an electronic device using a two-dimensional material includes: a dielectric 100; An interlayer material 200 located in the dielectric 100 to form a charge movement channel; A source electrode 300 located on the interlayer material 200 and connected to an external power source; and a drain electrode 400 located on the interlayer material 200 and connected to an external power source, wherein the interlayer material 200 is made in the form of a stack of two-dimensional materials, and the interlayer material 200 is , including a first through hole 210 formed at a position corresponding to the source electrode 300 and a second through hole 220 formed at a position corresponding to the drain electrode 400, wherein the source electrode 300 It includes a first source electrode 310 in which the first through hole 210 is filled with a metal material, and the drain electrode 400 is a first through hole 220 in which a metal material is filled. It may include one drain electrode (410).

유전체(100)는 전류의 유입을 차단할 수 있다. 유전체(100)는 실리콘 산화물, 하프늄 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물 질화 산화물, 지르코늄 산화물, h-BN 또는 이들의 조합 산화물 등으로 이루어질 수 있다.The dielectric 100 can block the inflow of current. The dielectric 100 may be made of silicon oxide, hafnium oxide, aluminum oxide, titanium oxide nitride, zirconium oxide, h-BN, or a combination of these oxides.

유전체(100)는 층간재료(200)의 하부에 위치할 수 있다. 그러나 도 1은 하나의 실시예를 설명하는 것에 불과하고, 유전체(100)의 위치는 층간재료(200)의 하부에 위치한 것에 한정되지 않는다. 도 11을 참조하면, 유전체(100)는 층간재료(200)의 상부에 위치할 수 있다. 또한, 유전체(100)는 층간재료(200)의 측면에 위치할 수 있다. 또한, 유전체(100)는 층간재료(200)의 상부 및 하부, 상부 및 측면, 하부 및 측면, 상하부 및 측면에 위치할 수 있다. 즉, 유전체(100)는 층간재료(200)의 상부, 하부 및 측면 중 적어도 어느 한 곳에 위치할 수 있다. The dielectric 100 may be located below the interlayer material 200. However, Figure 1 merely explains one embodiment, and the location of the dielectric 100 is not limited to being located below the interlayer material 200. Referring to FIG. 11, the dielectric 100 may be located on top of the interlayer material 200. Additionally, the dielectric 100 may be located on the side of the interlayer material 200. Additionally, the dielectric 100 may be located on the top and bottom, top and side, bottom and side, top and bottom and side surfaces of the interlayer material 200. That is, the dielectric 100 may be located at least one of the top, bottom, and side of the interlayer material 200.

유전체(100)는 층간재료(200)와 접촉하여 위치할 수 있고, 소스전극(300) 및/또는 드레인전극(400)에 접촉하여 위치할 수 있다. 예를 들어, 층간재료(200)의 하부에 소스전극(300) 및 드레인전극(400)이 위치하는 경우, 유전체(100)는 소스전극(300) 및 드레인전극(400)에 직접 접촉할 수 있다. 이때, 유전체(100)는 층간재료(200)로부터 소스전극(300) 및 드레인전극(400)의 두께만큼 이격되어 층간재료(200)와 간접 접촉할 수 있다. 이는 유전체(100)가 층간재료(200)의 상부에 있거나 측면에 위치하는 경우에도 같다.The dielectric 100 may be positioned in contact with the interlayer material 200 and may be positioned in contact with the source electrode 300 and/or the drain electrode 400. For example, when the source electrode 300 and the drain electrode 400 are located below the interlayer material 200, the dielectric 100 may be in direct contact with the source electrode 300 and the drain electrode 400. . At this time, the dielectric 100 may be spaced apart from the interlayer material 200 by the thickness of the source electrode 300 and the drain electrode 400 and may be in indirect contact with the interlayer material 200. This is the same even when the dielectric 100 is located on top or on the side of the interlayer material 200.

도 11은 유전체(100)와 층간재료(200)만 도시하고 있으나 유전체(100)의 위치를 설명하기 위한 것에 불과하고, 유전제(100)와 층간재료(200) 사이에 소스전극(300) 및 드레인전극(400)이 위치할 수 있다.Figure 11 shows only the dielectric 100 and the interlayer material 200, but it is only for explaining the position of the dielectric 100, and the source electrode 300 and the dielectric 100 and the interlayer material 200 are provided. A drain electrode 400 may be located.

층간재료(200)는 2차원 물질의 적층 형태로 이루어질 수 있다. 층간재료(200)는 유전체(100)에 위치하여 전하의 이동 채널을 형성할 수 있다. 채널은 게이트에 인가하는 게이트 전압에 따라 형성될 수 있다.The interlayer material 200 may be made in the form of a stack of two-dimensional materials. The interlayer material 200 may be located in the dielectric 100 to form a charge transfer channel. A channel can be formed depending on the gate voltage applied to the gate.

층간재료(200)는 다양한 구조로 이루어질 수 있다. 단일한 물질로 적층 구조를 이룰 수 있고, 이종 물질로 적층 구조를 이룰 수 있다. 층간재료(200)를 이루는 2차원 물질은 그래핀, 전이 금속 다이 칼코제나이드(Transition metal dichalcogenide, TMDC), 실리신, 텔루린, Germanene, Mxenes, 흑린(Black Phosphorous), h-BN(Hexagonal boron nitride), 포스포린 등으로 이루어질 수 있다.The interlayer material 200 may have various structures. A laminated structure can be formed with a single material, and a laminated structure can be formed with heterogeneous materials. The two-dimensional materials that make up the interlayer material 200 include graphene, transition metal dichalcogenide (TMDC), silicene, tellurine, Germanene, Mxenes, black phosphorous, and h-BN (hexagonal boron). nitride), phosphorine, etc.

층간재료(200)는 단일 물질로 이루어질 수 있으나, 이종 물질의 적층 구조를 이룰 수 있다. 2차원 물질은 각각 상술한 바와 같으며, 서로 다른 종류의 2차원 물질을 적층하여 층간재료(200)를 구성할 수 있다. 이때, 2차원 물질간의 결합은 반데르발스 힘에 의해 결합될 수 있다.The interlayer material 200 may be made of a single material, but may also form a stacked structure of different materials. The two-dimensional materials are as described above, and the interlayer material 200 can be formed by stacking different types of two-dimensional materials. At this time, the bond between two-dimensional materials can be combined by van der Waals forces.

특히, 전이 금속 다이 칼코제나이드는 전이 금속과 칼코젠 물질을 포함할 수 있다. 전이 금속은 Mo, W, Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, Tc, Re 중 적어도 어느 하나에 해당할 수 있다. 칼코젠 물질은 S, Se, Te 중 적어도 어느 하나에 해당할 수 있다. 전이 금속 다이 칼코제나이드(TMDC)는 MoS2, WSe2, MoTe2 등의 형태로 이루어질 수 있다.In particular, the transition metal dichalcogenide may include a transition metal and a chalcogen material. The transition metal may correspond to at least one of Mo, W, Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, Tc, and Re. The chalcogen material may correspond to at least one of S, Se, and Te. Transition metal dichalcogenide (TMDC) may be in the form of MoS 2 , WSe 2 , MoTe 2 , etc.

또한, 층간재료(200)는 그 자체로 이용될 수 있으나, 불순물이 도핑된 상태로 이용될 수 있다. 이 경우, 전자와 양공의 농도를 조정하거나 밴드갭 등의 밴드 구조와 물리적 특성을 다양하게 제어할 수 있다. 전자와 양공은 전하를 이동시키는 캐리어를 의미한다.Additionally, the interlayer material 200 may be used as is, or may be used in a state doped with impurities. In this case, the concentration of electrons and holes can be adjusted or the band structure and physical properties, such as the band gap, can be controlled in various ways. Electrons and holes refer to carriers that move charges.

또한, 2차원 물질을 형성하는 방법으로는 스카치테이프를 이용하여 형성하는 방법(기계적 박리법), CVD 합성 방법, 화학적 박리 방법 등 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 나아가, 층간재료(200)는 2차원 물질의 적층 구조로 이루어질 수 있으나, 단일한 2차원 물질층으로 이루어질 수도 있다.Additionally, the two-dimensional material can be formed in a variety of ways, such as using Scotch tape (mechanical peeling), CVD synthesis, and chemical peeling. Furthermore, the interlayer material 200 may be made of a laminated structure of two-dimensional materials, but may also be made of a single two-dimensional material layer.

소스전극(300)은 층간재료(200)에 위치할 수 있다. 소스전극(300)은 외부 전원과 연결될 수 있다. 또한, 드레인전극(400)은 층간재료(200)에 위치할 수 있다. 드레인전극(400)은 외부 전원과 연결될 수 있다. 소스전극(300) 및 드레인전극(400)과 연결된 외부전원은 드레인전압을 형성할 수 있다.The source electrode 300 may be located on the interlayer material 200. The source electrode 300 may be connected to an external power source. Additionally, the drain electrode 400 may be located on the interlayer material 200. The drain electrode 400 may be connected to an external power source. An external power source connected to the source electrode 300 and the drain electrode 400 may form a drain voltage.

본 발명의 실시예에 따르면, 층간재료(200)는 소스전극(300)에 대응하는 위치에 제1관통공(210)을 포함할 수 있다. 또한, 층간재료(200)는 드레인전극(400)에 대응하는 위치에 제2관통공(220)을 포함할 수 있다. 제1관통공(210) 및 제2관통공(220)은 원기둥, 각기둥 형태로 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the interlayer material 200 may include a first through hole 210 at a position corresponding to the source electrode 300. Additionally, the interlayer material 200 may include a second through hole 220 at a position corresponding to the drain electrode 400. The first through hole 210 and the second through hole 220 may be in the form of a cylinder or a prism.

제1관통공(210) 및 제2관통공(220)에는 전극 물질이 채워질 수 있다. 전극 물질은 다양한 금속 또는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. 제1관통공(210) 및 제2관통공(220)에 충진된 전극은 제1소스전극(310) 및 제1드레인전극(410)이 될 수 있다.The first through hole 210 and the second through hole 220 may be filled with electrode material. The electrode material may be made of various metals or polycrystalline silicon. The electrodes filled in the first through hole 210 and the second through hole 220 may be the first source electrode 310 and the first drain electrode 410.

제1소스전극(310) 및 제1드레인전극(410)은 층간재료(200)를 관통하여 형성될 수 있다. 종래의 벌크 구조와는 달리 본 발명에 따른 2차원 물질을 이용하는 전자 소자는, 2차원 물질의 적층 구조로 형성된 층간재료(200)를 이용한다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 물질을 이용하는 전자 소자는 층간재료(200)를 관통하는 제1소스전극(310) 및 제1드레인전극(410)을 포함하여, 2차원 물질의 각 층에 별도로 전극에 연결하는 등의 방법이 필요 없이, 제1소스전극(310) 및 제1드레인전극(410) 만으로도 효율적으로 전하를 이동시키는 구조를 만들 수 있다.The first source electrode 310 and the first drain electrode 410 may be formed by penetrating the interlayer material 200. Unlike conventional bulk structures, the electronic device using a two-dimensional material according to the present invention uses an interlayer material 200 formed as a layered structure of two-dimensional materials. Therefore, an electronic device using a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention includes a first source electrode 310 and a first drain electrode 410 that penetrate the interlayer material 200, and each layer of the two-dimensional material A structure that efficiently moves charges can be created using only the first source electrode 310 and the first drain electrode 410, without the need for a separate method such as connecting to an electrode.

2차원 물질은 층간재료(200)의 각 층을 이루기 때문에, 2차원 물질 간에 형성된 반데르발스 결합이 존재할 수 있다. 이때, 반데르발스 결합에 따른 층간 저항에 의해 전하의 이동이 감소할 수 있는데, 제1소스전극(310) 및 제1드레인전극(410)은 전하가 층간 저항을 극복하고 효율적으로 이동하도록 경로를 제공할 수 있다.Since the two-dimensional material forms each layer of the interlayer material 200, van der Waals bonds formed between the two-dimensional materials may exist. At this time, the movement of charges may be reduced due to the interlayer resistance due to van der Waals coupling, and the first source electrode 310 and the first drain electrode 410 provide a path for the charges to overcome the interlayer resistance and move efficiently. can be provided.

다음으로, 제2소스전극(320) 및 제2드레인전극(420)에 대해 살펴본다.Next, we will look at the second source electrode 320 and the second drain electrode 420.

도 2는 층간재료(200)의 상단에 소스전극(300) 및 드레인전극(400)을 형성시킨 전자 소자를 나타낸 사시도이다.Figure 2 is a perspective view showing an electronic device in which the source electrode 300 and the drain electrode 400 are formed on the top of the interlayer material 200.

도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 소스전극(300)은, 상기 층간재료(200)의 상단에 위치하여 상기 제1소스전극(310)과 연결되는 제2소스전극(320)을 더 포함하고, 상기 드레인전극(400)은 상기 층간재료(200)의 상단에 위치하여 상기 제1드레인전극(410)과 연결되는 제2드레인전극(420)을 더 포함하고, 상기 제1소스전극(310) 및 제2소스전극(320)은 일체로 이루어지고, 상기 제1드레인전극(410) 및 제2드레인전극(420)은 일체로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 2, according to an embodiment of the present invention, the source electrode 300 is a second source electrode 320 located on top of the interlayer material 200 and connected to the first source electrode 310. ), wherein the drain electrode 400 further includes a second drain electrode 420 located on top of the interlayer material 200 and connected to the first drain electrode 410, and the first drain electrode 420 is connected to the first drain electrode 410. The source electrode 310 and the second source electrode 320 may be formed as one body, and the first drain electrode 410 and the second drain electrode 420 may be formed as one body.

소스전극(300)은 제2소스전극(320)을 포함할 수 있다. 제2소스전극(320)은 층간재료(200)의 상단에 위치하여 제1소스전극(310)과 연결될 수 있다. 또한, 제1소스전극(310) 및 제2소스전극(320)은 일체로 이루어질 수 있다.The source electrode 300 may include a second source electrode 320. The second source electrode 320 may be located on top of the interlayer material 200 and connected to the first source electrode 310. Additionally, the first source electrode 310 and the second source electrode 320 may be formed as one body.

이때 소스전극(300)으로부터 전하가 방출되고, 방출된 전하는 층간재료(200)에 형성된 채널을 통해 드레인전극(400)으로 이동할 수 있다. 제1소스전극(310)과 제2소스전극(320)이 일체로 되어 있으므로, 전하는 가까운 2차원 물질로 이동할 수 있고, 전하의 이동도가 높아지는 효과가 있다.At this time, charges are emitted from the source electrode 300, and the emitted charges can move to the drain electrode 400 through a channel formed in the interlayer material 200. Since the first source electrode 310 and the second source electrode 320 are integrated, charges can move to a nearby two-dimensional material, which has the effect of increasing charge mobility.

드레인전극(400)은 제2드레인전극(420)을 포함할 수 있다. 제2드레인전극(420)은 층간재료(200)의 상단에 위치하여 제1드레인전극(410)과 연결될 수 있다. 또한, 제1드레인전극(410) 및 제2드레인전극(420)은 일체로 이루어질 수 있다.The drain electrode 400 may include a second drain electrode 420. The second drain electrode 420 may be located on top of the interlayer material 200 and connected to the first drain electrode 410. Additionally, the first drain electrode 410 and the second drain electrode 420 may be formed as one body.

이때 소스전극(300)으로부터 방출된 전하는 층간재료(200)에 형성된 채널을 통해 드레인전극(400)으로 유입될 수 있다. 제1드레인전극(410)과 제2드레인전극(420)이 일체로 되어 있으므로, 전하는 가까운 드레인전극(400)으로 이동할 수 있고, 전하의 이동도가 높아지는 효과가 있다.At this time, the charge emitted from the source electrode 300 may flow into the drain electrode 400 through a channel formed in the interlayer material 200. Since the first drain electrode 410 and the second drain electrode 420 are integrated, charges can move to the nearby drain electrode 400, which has the effect of increasing charge mobility.

예를 들어, 전하는 층간재료(200)의 상단에 있는 제2소스전극(320)으로부터 방출되어 상층의 2차원 물질(210)로 이동하고, 층간재료(200)를 관통하는 제1소스전극(310)으로부터 가까운 2차원 물질로 이동할 수 있다. 또한, 전하는 상층의 2차원 물질(210)로부터 층간재료(200)의 상단에 있는 제2드레인전극(420)으로 유입되고, 층간재료(200)를 구성하는 2차원 물질로부터 가까운 제1드레인전극(410)으로 유입된다.For example, the charge is emitted from the second source electrode 320 on the top of the interlayer material 200 and moves to the upper two-dimensional material 210, and the first source electrode 310 penetrates the interlayer material 200. ) can be moved to a nearby two-dimensional material. In addition, charge flows from the upper two-dimensional material 210 to the second drain electrode 420 at the top of the interlayer material 200, and is connected to the first drain electrode (420) close to the two-dimensional material constituting the interlayer material 200. 410).

다음으로, 제3소스전극(330) 및 제3드레인전극(430)에 대해 살펴본다.Next, we will look at the third source electrode 330 and the third drain electrode 430.

도 3은 층간재료(200)의 하단에 소스전극(300) 및 드레인전극(400)을 형성시킨 전자 소자를 나타낸 사시도이다.Figure 3 is a perspective view showing an electronic device in which a source electrode 300 and a drain electrode 400 are formed at the bottom of the interlayer material 200.

도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 소스전극(300)은, 상기 층간재료(200)의 하단에 위치하여 상기 제1소스전극(310)과 연결되는 제3소스전극(330)을 더 포함하고, 상기 드레인전극(400)은 상기 층간재료(200)의 하단에 위치하여 상기 제1드레인전극(410)과 연결되는 제3드레인전극(430)을 더 포함하고, 상기 제1소스전극(310) 및 제3소스전극(330)은 일체로 이루어지고, 상기 제1드레인전극(410) 및 제3드레인전극(430)은 일체로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 3, according to an embodiment of the present invention, the source electrode 300 is a third source electrode 330 located at the bottom of the interlayer material 200 and connected to the first source electrode 310. ), wherein the drain electrode 400 further includes a third drain electrode 430 located at the bottom of the interlayer material 200 and connected to the first drain electrode 410, and the first drain electrode 430 is connected to the first drain electrode 410. The source electrode 310 and the third source electrode 330 may be formed as one body, and the first drain electrode 410 and the third drain electrode 430 may be formed as one body.

소스전극(300)은 제3소스전극(330)을 포함할 수 있다. 제3소스전극(330)은 층간재료(200)의 하단에 위치하여 제1소스전극(310)과 연결될 수 있다. 또한, 제1소스전극(310) 및 제3소스전극(330)은 일체로 이루어질 수 있다.The source electrode 300 may include a third source electrode 330. The third source electrode 330 may be located at the bottom of the interlayer material 200 and connected to the first source electrode 310. Additionally, the first source electrode 310 and the third source electrode 330 may be formed as one body.

드레인전극(400)은 제3드레인전극(430)을 포함할 수 있다. 제3드레인전극(430)은 층간재료(200)의 하단에 위치하여 제1드레인전극(410)과 연결될 수 있다. 또한, 제1드레인전극(410) 및 제3드레인전극(430)은 일체로 이루어질 수 있다.The drain electrode 400 may include a third drain electrode 430. The third drain electrode 430 may be located at the bottom of the interlayer material 200 and connected to the first drain electrode 410. Additionally, the first drain electrode 410 and the third drain electrode 430 may be formed as one body.

층간재료(200)의 상단에 전극을 형성하는 경우 2차원 물질에 표면 결함을 만들 수 있고, 표면 결함에 의한 페르미 준위 고정 현상(Fermi level pinning)이 나타나 전하의 이동 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 층간재료(200)의 하단에 전극을 미리 형성하고 전극 상단에 층간재료(200)를 형성하여 표면 결함을 줄일 수 있고, 전하의 이동 효율을 더 높일 수 있다.When an electrode is formed on top of the interlayer material 200, surface defects may be created in the two-dimensional material, and a Fermi level pinning phenomenon may occur due to surface defects, thereby reducing charge transfer efficiency. By forming an electrode in advance at the bottom of the interlayer material 200 and forming the interlayer material 200 at the top of the electrode, surface defects can be reduced and charge transfer efficiency can be further increased.

전하의 이동 경로를 살펴보면, 전하는 층간재료(200)의 하단에 있는 제3소스전극(330)으로부터 방출되어 하층의 2차원 물질(230)로 이동하고, 층간재료(200)를 관통하는 제1소스전극(310)으로부터 가까운 2차원 물질로 이동할 수 있다. 또한, 전하는 하층의 2차원 물질(230)로부터 층간재료(200)의 하단에 있는 제3드레인전극(430)으로 유입되고, 층간재료(200)를 구성하는 2차원 물질로부터 가까운 제1드레인전극(410)으로 유입된다.Looking at the movement path of the charge, the charge is emitted from the third source electrode 330 at the bottom of the interlayer material 200 and moves to the lower two-dimensional material 230, and the first source penetrates the interlayer material 200. It can move from the electrode 310 to a nearby two-dimensional material. In addition, charge flows from the lower two-dimensional material 230 to the third drain electrode 430 at the bottom of the interlayer material 200, and is connected to the first drain electrode (430) close to the two-dimensional material constituting the interlayer material 200. 410).

다음으로, 제2소스전극(320), 제3소스전극(330), 제2드레인전극(420) 및 제3드레인전극(430)이 동시에 적용된 전자 소자에 대해 살펴본다.Next, we will look at an electronic device to which the second source electrode 320, third source electrode 330, second drain electrode 420, and third drain electrode 430 are applied simultaneously.

도 4는 층간재료(200)의 상단 및 하단에 소스전극(300) 및 드레인전극(400)을 형성시킨 전자 소자를 나타낸 사시도이다.Figure 4 is a perspective view showing an electronic device in which a source electrode 300 and a drain electrode 400 are formed on the top and bottom of the interlayer material 200.

도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 소스전극(300)은, 상기 층간재료(200)의 상단에 위치하는 제2소스전극(320) 및 상기 층간재료(200)의 하단에 위치하는 제3소스전극(330)을 더 포함하고, 상기 드레인전극(400)은, 상기 층간재료(200)의 상단에 위치하는 제2드레인전극(420) 및 상기 층간재료(200)의 하단에 위치하는 제3드레인전극(430)을 더 포함하고, 상기 제1소스전극(310) 내지 제3소스전극(330)은 일체로 이루어지고, 상기 제1드레인전극(410) 내지 제3드레인전극(430)은 일체로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 4, according to an embodiment of the present invention, the source electrode 300 includes a second source electrode 320 located at the top of the interlayer material 200 and a second source electrode 320 located at the bottom of the interlayer material 200. It further includes a third source electrode 330 located on It further includes a third drain electrode 430, wherein the first source electrode 310 to the third source electrode 330 are formed as one body, and the first drain electrode 410 to the third drain electrode ( 430) can be made integrally.

소스전극(300)은 제2소스전극(320) 및 제3소스전극(330)을 포함할 수 있다. 제2소스전극(320)은 층간재료(200)의 상단에 위치하고, 제3소스전극(330)은 층간재료(200)의 하단에 위치할 수 있다. 이때, 제1소스전극(310) 내지 제3소스전극(330)은 일체로 이루어질 수 있다.The source electrode 300 may include a second source electrode 320 and a third source electrode 330. The second source electrode 320 may be located at the top of the interlayer material 200, and the third source electrode 330 may be located at the bottom of the interlayer material 200. At this time, the first source electrode 310 to the third source electrode 330 may be formed as one body.

드레인전극(400)은 제2드레인전극(420) 및 제3드레인전극(430)을 포함할 수 있다. 제2드레인전극(420)은 층간재료(200)의 상단에 위치하고, 제3드레인전극(430)은 층간재료(200)의 하단에 위치할 수 있다. 이때, 제1드레인전극(410) 내지 제3드레인전극(430)은 일체로 이루어질 수 있다.The drain electrode 400 may include a second drain electrode 420 and a third drain electrode 430. The second drain electrode 420 may be located at the top of the interlayer material 200, and the third drain electrode 430 may be located at the bottom of the interlayer material 200. At this time, the first drain electrode 410 to the third drain electrode 430 may be formed as one body.

소스전극(300) 및 드레인전극(400)이 각각 층간재료(200)를 관통하고, 층간재료(200)의 상단 및 하단에 위치하여, 소스전극(300)과 층간재료(200)의 접촉 면적을 넓히면서 유효 저항을 낮출 수 있으며, 전하의 이동 효율을 높일 수 있다.The source electrode 300 and the drain electrode 400 each penetrate the interlayer material 200 and are located at the top and bottom of the interlayer material 200, thereby increasing the contact area between the source electrode 300 and the interlayer material 200. By widening, the effective resistance can be lowered and the efficiency of charge movement can be increased.

전하의 이동 경로를 살펴보면, 전하는 층간재료(200)의 하단에 있는 제3소스전극(330)으로부터 방출되어 하층의 2차원 물질(230)로 이동하고, 층간재료(200)의 상단에 있는 제2소스전극(320)으로부터 방출되어 상층의 2차원 물질(210)로 이동하며, 층간재료(200)를 관통하는 제1소스전극(310)으로부터 가까운 2차원 물질로 이동할 수 있다.Looking at the movement path of the charge, the charge is emitted from the third source electrode 330 at the bottom of the interlayer material 200, moves to the lower two-dimensional material 230, and moves to the second source electrode 330 at the top of the interlayer material 200. It is emitted from the source electrode 320 and moves to the upper two-dimensional material 210, and can move to a two-dimensional material nearby from the first source electrode 310 penetrating the interlayer material 200.

또한, 전하는 하층의 2차원 물질(230)로부터 층간재료(200)의 하단에 있는 제3드레인전극(430)으로 유입되고, 상층의 2차원 물질(210)로부터 층간재료(200)의 상층의 제2드레인전극(420)으로 유입되며, 층간재료(200)를 구성하는 2차원 물질로부터 가까운 제1드레인전극(410)으로 유입된다.In addition, charge flows from the lower layer of the two-dimensional material 230 to the third drain electrode 430 at the bottom of the interlayer material 200, and flows from the upper layer of the two-dimensional material 210 to the upper layer of the interlayer material 200. It flows into the second drain electrode 420 and flows into the first drain electrode 410, which is close to the two-dimensional material constituting the interlayer material 200.

다음으로, 제4소스전극(340) 및 제4드레인전극(440)에 대해 살펴본다.Next, we will look at the fourth source electrode 340 and the fourth drain electrode 440.

도 5는 층간재료(200)의 상단, 하단 및 측면에 소스전극(300) 및 드레인전극(400)을 형성시킨 전자 소자를 나타낸 사시도이다.Figure 5 is a perspective view showing an electronic device in which a source electrode 300 and a drain electrode 400 are formed on the top, bottom, and sides of the interlayer material 200.

도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 소스전극(300)은, 상기 층간재료(200)의 일측면에 위치하는 제4소스전극(340)을 더 포함하고, 상기 드레인전극(400)은, 상기 층간재료(200)의 타측면에 위치하는 제4드레인전극(440)을 더 포함하고, 상기 제1소스전극(310) 내지 제4소스전극(340)은 일체로 이루어지고, 상기 제1드레인전극(410) 내지 제4드레인전극(440)은 일체로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 5, according to an embodiment of the present invention, the source electrode 300 further includes a fourth source electrode 340 located on one side of the interlayer material 200, and the drain electrode ( 400) further includes a fourth drain electrode 440 located on the other side of the interlayer material 200, and the first to fourth source electrodes 310 to 340 are integrally formed, The first drain electrode 410 to the fourth drain electrode 440 may be formed as one body.

소스전극(300)은 제4소스전극(340)을 포함할 수 있다. 제4소스전극(340)은 층간재료(200)의 일측면에 위치할 수 있다. 나아가, 상기 제1소스전극(310) 내지 제4소스전극(340)은 일체로 이루어질 수 있다.The source electrode 300 may include a fourth source electrode 340. The fourth source electrode 340 may be located on one side of the interlayer material 200. Furthermore, the first to fourth source electrodes 310 to 340 may be formed as one body.

드레인전극(400)은 제4드레인전극(440)을 포함할 수 있다. 제4드레인전극(440)은 층간재료(200)의 타측면에 위치할 수 있다. 나아가, 상기 제1드레인전극(410) 내지 제4드레인전극(440)은 일체로 이루어질 수 있다.The drain electrode 400 may include a fourth drain electrode 440. The fourth drain electrode 440 may be located on the other side of the interlayer material 200. Furthermore, the first drain electrode 410 to the fourth drain electrode 440 may be formed as one body.

이와 같은 구조에서 전하의 이동 경로를 살펴보면, 전하는 층간재료(200)의 하단에 있는 제3소스전극(330)으로부터 방출되어 하층의 2차원 물질(230)로 이동하고, 층간재료(200)의 상단에 있는 제2소스전극(320)으로부터 방출되어 상층의 2차원 물질(210)로 이동하며, 층간재료(200)를 관통하는 제1소스전극(310)으로부터 가까운 2차원 물질로 이동하고, 제4소스전극(340)으로부터 층간재료(200)로 이동할 수 있다.Looking at the charge movement path in this structure, the charge is emitted from the third source electrode 330 at the bottom of the interlayer material 200, moves to the lower two-dimensional material 230, and moves to the top of the interlayer material 200. is emitted from the second source electrode 320 and moves to the upper two-dimensional material 210, moves to a two-dimensional material nearby from the first source electrode 310 penetrating the interlayer material 200, and moves to the fourth It can move from the source electrode 340 to the interlayer material 200.

또한, 전하는 하층의 2차원 물질(230)로부터 층간재료(200)의 하단에 있는 제3드레인전극(430)으로 유입되고, 상층의 2차원 물질(210)로부터 층간재료(200)의 상층의 제2드레인전극(420)으로 유입되며, 층간재료(200)를 구성하는 2차원 물질로부터 가까운 제1드레인전극(410)으로 유입되고, 층간재료(200)로부터 제4드레인전극(440)으로 유입될 수 있다.In addition, charge flows from the lower layer of the two-dimensional material 230 to the third drain electrode 430 at the bottom of the interlayer material 200, and flows from the upper layer of the two-dimensional material 210 to the upper layer of the interlayer material 200. It will flow into the second drain electrode 420, flow into the first drain electrode 410 nearby from the two-dimensional material constituting the interlayer material 200, and flow into the fourth drain electrode 440 from the interlayer material 200. You can.

이와 같은 구조로, 전하는 층간재료(200) 및 각층의 2차원 물질과 가장 가까운 소스전극(300) 부위로부터 방출되고, 가장 가까운 드레인전극(400) 부위로 유입될 수 있다.With this structure, charge can be emitted from the portion of the source electrode 300 closest to the interlayer material 200 and the two-dimensional material of each layer, and flow into the portion of the drain electrode 400 closest to the interlayer material 200 and the two-dimensional material of each layer.

다음으로, 제5소스전극(350) 및 제5드레인전극(450)에 대해 살펴본다.Next, we will look at the fifth source electrode 350 and the fifth drain electrode 450.

도 6은 층간재료(200)의 상단, 하단, 측면 및 전후면에 소스전극(300) 및 드레인전극(400)을 형성시킨 전자 소자를 나타낸 사시도이다.Figure 6 is a perspective view showing an electronic device in which the source electrode 300 and the drain electrode 400 are formed on the top, bottom, side, and front and rear surfaces of the interlayer material 200.

도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 소스전극(300)은, 상기 층간재료(200)의 전면 및 후면에 위치하는 제5소스전극(350)을 더 포함하고, 상기 드레인전극(400)은, 상기 층간재료(200)의 전면 및 후면에 위치하는 제5드레인전극(450)을 더 포함하고, 상기 제1소스전극(310) 내지 제5소스전극(350)은 일체로 이루어지고, 상기 제1드레인전극(410) 내지 제5드레인전극(450)은 일체로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 6, according to an embodiment of the present invention, the source electrode 300 further includes a fifth source electrode 350 located on the front and rear surfaces of the interlayer material 200, and the drain electrode. (400) further includes a fifth drain electrode 450 located on the front and back sides of the interlayer material 200, and the first source electrode 310 to the fifth source electrode 350 are formed as one body. In addition, the first drain electrode 410 to the fifth drain electrode 450 may be formed as one body.

소스전극(300)은 제5소스전극(350)을 포함할 수 있다. 제5소스전극(350)은 층간재료(200)의 전면 및 후면에 위치할 수 있다. 또한, 제5소스전극(350)은 층간재료(200)의 전면 또는 후면에 위치할 수 있다. 이때, 제1소스전극(310) 내지 제5소스전극(350)은 일체로 이루어질 수 있다.The source electrode 300 may include a fifth source electrode 350. The fifth source electrode 350 may be located on the front and back sides of the interlayer material 200. Additionally, the fifth source electrode 350 may be located on the front or back side of the interlayer material 200. At this time, the first to fifth source electrodes 310 to 350 may be formed as one body.

드레인전극(400)은 제5드레인전극(450)을 포함할 수 있다. 제5드레인전극(450)은 층간재료(200)의 전면 및 후면에 위치할 수 있다. 또한, 제5드레인전극(450)은 층간재료(200)의 전면 또는 후면에 위치할 수 있다. 이때, 제1드레인전극(410) 내지 제5드레인전극(450)은 일체로 이루어질 수 있다.The drain electrode 400 may include a fifth drain electrode 450. The fifth drain electrode 450 may be located on the front and back sides of the interlayer material 200. Additionally, the fifth drain electrode 450 may be located on the front or back side of the interlayer material 200. At this time, the first drain electrode 410 to the fifth drain electrode 450 may be formed as one body.

이 경우, 전하는 소스전극(300) 각 부위와 가장 가까운 층간재료(200)의 2차원 물질로 방출되어 이동할 수 있다. 또한, 전하는 층간재료(200)와 가장 가까운 드레인전극(400) 부위에 유입될 수 있다.In this case, the charge can be emitted and moved to the two-dimensional material of the interlayer material 200 closest to each part of the source electrode 300. Additionally, charge may flow into the portion of the drain electrode 400 closest to the interlayer material 200.

다음으로, 층간재료(200)를 관통하는 전극이 제외된 캡형 전극에 대해 살펴본다.Next, we will look at the cap-type electrode excluding the electrode that penetrates the interlayer material 200.

도 7은 층간재료(200)를 관통하는 전극을 제외한 층간재료(200)의 상단, 하단 및 측면에 소스전극(300) 및 드레인전극(400)을 형성시킨 전자 소자를 나타낸 사시도이다.Figure 7 is a perspective view showing an electronic device in which a source electrode 300 and a drain electrode 400 are formed on the top, bottom, and sides of the interlayer material 200, excluding the electrodes penetrating the interlayer material 200.

도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예를 따르면 2차원 물질을 이용하는 전자 소자는, 2차원 물질을 이용하는 전자 소자에 있어서, 유전체(100); 상기 유전체(100)에 위치하여 전하의 이동 통로 역할을 하는 층간재료(200); 상기 층간재료(200)에 위치하여 외부 전원과 연결되는 소스전극(300); 및 상기 층간재료(200)에 위치하여 외부 전원과 연결되는 드레인전극(400);을 포함하고, 상기 층간재료(200)는, 2차원 물질의 적층 형태로 이루어지며, 상기 소스전극(300)은, 상기 층간재료(200)의 상단에 위치하는 제2소스전극(320), 상기 층간재료(200)의 하단에 위치하는 제3소스전극(330) 및 상기 층간재료(200)의 일측면에 위치하는 제4소스전극(340)을 포함하고, 상기 드레인전극(400)은, 상기 층간재료(200)의 상단에 위치하는 제2드레인전극(420), 상기 층간재료(200)의 하단에 위치하는 제3드레인전극(430) 및 상기 층간재료(200)의 타측면에 위치하는 제4드레인전극(440)을 포함하고, 상기 제2소스전극(320) 내지 제4소스전극(340)은 일체로 이루어지고, 상기 제2드레인전극(420) 내지 제4드레인전극(440)은 일체로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 7, according to an embodiment of the present invention, an electronic device using a two-dimensional material includes a dielectric 100; An interlayer material 200 located in the dielectric 100 and serving as a passage for charge movement; A source electrode 300 located on the interlayer material 200 and connected to an external power source; and a drain electrode 400 located on the interlayer material 200 and connected to an external power source, wherein the interlayer material 200 is made in the form of a stack of two-dimensional materials, and the source electrode 300 is , a second source electrode 320 located at the top of the interlayer material 200, a third source electrode 330 located at the bottom of the interlayer material 200, and located on one side of the interlayer material 200. It includes a fourth source electrode 340, wherein the drain electrode 400 includes a second drain electrode 420 located at the top of the interlayer material 200, and a second drain electrode 420 located at the bottom of the interlayer material 200. It includes a third drain electrode 430 and a fourth drain electrode 440 located on the other side of the interlayer material 200, and the second source electrode 320 to the fourth source electrode 340 are integrally formed. The second drain electrode 420 to the fourth drain electrode 440 may be formed as one body.

본 발명의 실시예에 따른 2차원 물질을 이용하는 전자 소자는 소스전극(300) 및 드레인전극(400)을 포함할 수 있다. 소스전극(300)은 제2소스전극(320) 내지 제4소스전극(340)을 포함할 수 있고, 드레인전극(400)은 제2드레인전극(420) 내지 제4드레인전극(440)을 포함할 수 있다.An electronic device using a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention may include a source electrode 300 and a drain electrode 400. The source electrode 300 may include a second source electrode 320 to a fourth source electrode 340, and the drain electrode 400 may include a second drain electrode 420 to a fourth drain electrode 440. can do.

2차원 물질의 적층 구조로 이루어진 층간재료(200)에서는, 구조 특성상 게이트 전압에 의해 층별 유도된 전하량이 다르고, 각 층의 2차원 물질 간의 간격에 층간 저항이 존재할 수 있다. 이 경우, 층간재료(200) 상에서 전하의 이동 효율이 떨어질 수 있다.In the interlayer material 200 composed of a stacked structure of two-dimensional materials, due to the structural characteristics, the amount of charge induced by the gate voltage is different for each layer, and interlayer resistance may exist in the gap between the two-dimensional materials of each layer. In this case, the efficiency of charge transfer on the interlayer material 200 may decrease.

반면에, 층간재료(200)의 상부, 하부 및 양측면에 소스전극(300) 및 드레인전극(400)을 위치시킴으로써, 각 층의 2차원 물질과 가까운 소스전극(300)으로부터 전하가 이동할 수 있고, 각 층의 2차원 물질에서 가까운 드레인전극(400)으로 전하가 이동할 수 있다. 결과적으로, 유효접촉저항의 크기를 낮출 수 있어 고품질의 전자 소자를 만들 수 있다.On the other hand, by positioning the source electrode 300 and drain electrode 400 on the top, bottom, and both sides of the interlayer material 200, charges can move from the source electrode 300 close to the two-dimensional material of each layer, Charges can move from the two-dimensional material of each layer to the nearby drain electrode 400. As a result, the size of the effective contact resistance can be lowered, making it possible to produce high-quality electronic devices.

다음으로, 층간재료(200)를 관통하는 전극이 제외된 캡형상 전극에 전면 및 후면 전극이 더 추가된 2차원 물질을 이용하는 전자 소자에 대해 살펴본다.Next, we will look at an electronic device using a two-dimensional material in which front and rear electrodes are added to a cap-shaped electrode excluding the electrode penetrating the interlayer material 200.

도 8은 층간재료를 관통하는 전극을 제외한 층간재료의 상단, 하단, 측면 및 전후면에 소스전극 및 드레인전극을 형성시킨 전자 소자를 나타낸 사시도이다.Figure 8 is a perspective view showing an electronic device in which source and drain electrodes are formed on the top, bottom, sides, and front and rear surfaces of the interlayer material, excluding the electrodes penetrating the interlayer material.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 2차원 물질을 이용하는 전자 소자에서, 상기 소스전극(300)은, 상기 층간재료(200)의 전면 및 후면에 위치하는 제5소스전극(350)을 더 포함하고, 상기 드레인전극(400)은, 상기 층간재료(200)의 전면 및 후면에 위치하는 제5드레인전극(450)을 더 포함하고, 상기 제2소스전극(320) 내지 제5소스전극(350)은 일체로 이루어지고, 상기 제2드레인전극(420) 내지 제5드레인전극(450)은 일체로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 8, in an electronic device using a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention, the source electrode 300 is a fifth source electrode 350 located on the front and back sides of the interlayer material 200. The drain electrode 400 further includes a fifth drain electrode 450 located on the front and rear sides of the interlayer material 200, and the second source electrode 320 to the fifth source The electrode 350 may be formed as a single body, and the second drain electrode 420 to the fifth drain electrode 450 may be formed as a body.

이때, 소스전극(300)은 제5소스전극(350)을 포함할 수 있다. 제5소스전극(350)은 층간재료(200)의 전면 및 후면에 위치할 수 있다. 또한, 제5소스전극(350)은 층간재료(200)의 전면 또는 후면에 위치할 수 있다. 이때, 제2소스전극(320) 내지 제5소스전극(350)은 일체로 이루어질 수 있다.At this time, the source electrode 300 may include a fifth source electrode 350. The fifth source electrode 350 may be located on the front and back sides of the interlayer material 200. Additionally, the fifth source electrode 350 may be located on the front or back side of the interlayer material 200. At this time, the second source electrode 320 to the fifth source electrode 350 may be formed as one body.

드레인전극(400)은 제5드레인전극(450)을 포함할 수 있다. 제5드레인전극(450)은 층간재료(200)의 전면 및 후면에 위치할 수 있다. 또한, 제5드레인전극(450)은 층간재료(200)의 전면 또는 후면에 위치할 수 있다. 이때, 제2드레인전극(420) 내지 제5드레인전극(450)은 일체로 이루어질 수 있다.The drain electrode 400 may include a fifth drain electrode 450. The fifth drain electrode 450 may be located on the front and back sides of the interlayer material 200. Additionally, the fifth drain electrode 450 may be located on the front or back side of the interlayer material 200. At this time, the second drain electrode 420 to the fifth drain electrode 450 may be formed as one body.

전하는 제5소스전극(350)으로부터 2차원 물질의 전면 및/또는 후면으로 이동할 수 있고, 전하는 2차원 물질의 전면 및/또는 후면으로부터 제5드레인전극(450)으로 이동할 수 있다.Charges may move from the fifth source electrode 350 to the front and/or back of the two-dimensional material, and charges may move from the front and/or back of the two-dimensional material to the fifth drain electrode 450.

결국, 이러한 구조는 전하의 이동 경로를 더 다양하게 할 수 있고, 층간저항 및 유효접촉저항의 크기를 낮출 수 있어 전하 이동도가 높은 고품질의 전자 소자를 만들 수 있다.Ultimately, this structure can provide more diverse charge movement paths and lower the size of interlayer resistance and effective contact resistance, making it possible to create high-quality electronic devices with high charge mobility.

다음으로, 2차원 물질의 적층 구조인 층간재료(200)에 대해 살펴본다.Next, we will look at the interlayer material 200, which is a layered structure of two-dimensional materials.

도 9는 2차원 물질이 적층된 층간재료(200)의 구체적인 구조를 나타낸 도면이다.Figure 9 is a diagram showing the specific structure of the interlayer material 200 in which two-dimensional materials are stacked.

도 9에 따르면, 2차원 물질이 3개의 층으로 이루어져 층간재료(200)를 구성하고 있음을 보여준다. 또한, 하나의 예시로 MoS2인 2차원 물질을 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.According to Figure 9, it is shown that the two-dimensional material is made up of three layers to form the interlayer material 200. In addition, a two-dimensional material of MoS 2 is shown as an example, but it is not necessarily limited thereto.

층간재료(200)는 단일층으로 구성될 수 있고, 2층 이상의 복수의 층으로 구성될 수 있다. 또한, 층간재료(200)는 MoS2 이외의 다양한 2차원 물질들로 이루어질 수 있다. 또한, 층간재료(200)는 단일한 2차원 물질의 적층 구조로 이루어질 수 있고, 이종의 2차원 물질의 적층 구조로 이루어질 수 있다.The interlayer material 200 may be composed of a single layer, or may be composed of a plurality of two or more layers. Additionally, the interlayer material 200 may be made of various two-dimensional materials other than MoS 2 . Additionally, the interlayer material 200 may be made of a stacked structure of a single two-dimensional material, or may be made of a stacked structure of different types of two-dimensional materials.

층간재료(200)를 다양하게 구성함으로써, 기존의 물질과 다른 새로운 물리적 특성을 갖는 고성능 전자 소자를 제작할 수 있다.By configuring the interlayer material 200 in various ways, it is possible to manufacture high-performance electronic devices with new physical properties that are different from those of existing materials.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전하의 이동에 대해 살펴본다.Next, we will look at the movement of charge according to an embodiment of the present invention.

도 10은 층간재료의 상단에 위치한 소스전극 및 드레인전극 구조와 본 발명의 일 실시예에 따른 캡형상으로 이루어진 소스전극 및 드레인전극 구조의 전하의 이동을 비교한 비교도이다.Figure 10 is a comparative diagram comparing the charge movement of the source and drain electrode structures located on top of the interlayer material and the cap-shaped source and drain electrode structures according to an embodiment of the present invention.

도 10a)에서는, 적층 구조로 이루어진 층간재료(200)에서 전하의 이동을 나타내고 있다. 층간재료(200) 상단의 소스전극(300)으로부터 방출된 전하가 모두 층간재료(200) 상단의 드레인전극(400)으로 유입되고 있음을 알 수 있다.FIG. 10a) shows the movement of charges in the interlayer material 200 having a laminated structure. It can be seen that all charges emitted from the source electrode 300 on the top of the interlayer material 200 are flowing into the drain electrode 400 on the top of the interlayer material 200.

층간재료(200)는 반데르발스 결합에 의한 것으로 층간 저항이 존재하므로, 2차원 물질 간에 전하의 소통이 저지될 수 있고, 이에 따라 소스전극(300) 및 드레인전극(400)과 층간재료(200)의 전하 소통이 감소할 수 있다.Since the interlayer material 200 has interlayer resistance due to van der Waals coupling, the communication of charges between the two-dimensional materials may be prevented, and accordingly, the source electrode 300 and the drain electrode 400 and the interlayer material 200 ) charge communication may be reduced.

반면 도 10b)에서는, 상층의 2차원 물질(210)의 전하는 제2소스전극(320) 및 제2드레인전극(420)과 쉽게 소통할 수 있고, 중층의 2차원 물질(220)의 전하는 제4소스전극(340) 및 제4드레인전극(440)과 소통할 수 있으며, 하층의 2차원 물질(230)의 전하는 제3소스전극(330) 및 제3드레인전극(430)과 소통할 수 있다.On the other hand, in FIG. 10b), the charge of the two-dimensional material 210 in the upper layer can easily communicate with the second source electrode 320 and the second drain electrode 420, and the charge of the two-dimensional material 220 in the middle layer can be easily communicated with the second source electrode 320 and the second drain electrode 420. It can communicate with the source electrode 340 and the fourth drain electrode 440, and the charge of the lower two-dimensional material 230 can communicate with the third source electrode 330 and the third drain electrode 430.

이와 같은 구조에서, 각 층의 2차원 물질에서 직접적으로 가까운 소스전극(300) 및 드레인전극(400)과 소통함으로써, 층간재료(200)에서의 유효접촉저항을 감소시키고 층간재료(200)에서의 전하의 이동도가 증가할 수 있다.In this structure, the two-dimensional material of each layer communicates directly with the nearby source electrode 300 and drain electrode 400, thereby reducing the effective contact resistance in the interlayer material 200 and reducing the contact resistance in the interlayer material 200. The mobility of charges may increase.

살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 2차원 물질을 이용하는 전자 소자는 광, 화학, 가스, 힘 또는 자기 등의 자극에 대한 센서 및 소자로 이용될 수 있다. 구체적으로는 차량용 반도체, 인공지능 반도체, 고집적 반도체 시장 등의 미래 반도체 분야 및 태양전지, 2차 전지 등의 에너지 분야에서 전자 소자 및 센서로서 이용될 수 있다.As discussed, electronic devices using the two-dimensional material according to the present invention can be used as sensors and devices for stimuli such as light, chemistry, gas, force, or magnetism. Specifically, it can be used as electronic devices and sensors in future semiconductor fields such as automotive semiconductors, artificial intelligence semiconductors, and high-integration semiconductor markets, and in energy fields such as solar cells and secondary batteries.

전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.As described above, although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, those skilled in the art may modify the present invention in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following patent claims. Alternatively, it can be carried out in modification.

100 : 유전체 200 : 층간재료
201 : 제1관통공 202 : 제2관통공
300 : 소스전극 310 : 제1소스전극
320 : 제2소스전극 330 : 제3소스전극
340 : 제4소스전극 350 : 제5소스전극
400 : 드레인전극 410 : 제1드레인전극
420 : 제2드레인전극 430 : 제3드레인전극
440 : 제4드레인전극 450 : 제5드레인전극100: Dielectric 200: Interlayer material
201: 1st through hole 202: 2nd through hole
300: source electrode 310: first source electrode
320: second source electrode 330: third source electrode
340: fourth source electrode 350: fifth source electrode
400: drain electrode 410: first drain electrode
420: second drain electrode 430: third drain electrode
440: fourth drain electrode 450: fifth drain electrode

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 복수의 2차원 물질이 서로 면접촉하면서 적층되고, 적층된 2차원 물질 사이는 반데르발스 힘에 의해 층간 결합되고, 각 2차원 물질이 전하의 이동 통로 역할을 하는 층간재료, - 상기 각 2차원 물질은 그래핀, 전이금속 다이 칼코제나이드, 실리신, 텔루린, Germanene, Mxenes, 흑린, h-BN 및 포스포린 중 적어도 어느 하나에 해당하고, 상기 층간재료의 상부면은 상기 복수의 2차원 물질 중 최상단에 위치한 2차원 물질의 상부 표면으로 이루어지고, 상기 층간재료의 하부면은 상기 복수의 2차원 물질 중 최하단에 위치한 2차원 물질의 하부 표면으로 이루어지고, 상기 층간재료의 일측면 및 타측면은 각각 2차원 물질들의 일단부 및 타단부로 이루어지며;
상기 층간재료의 일측에 위치하여 외부 전원과 연결되며, 상기 최상단에 위치한 2차원 물질의 상기 상부 표면에 면접촉하여 위치하는 제2소스전극, 상기 최하단에 위치한 2차원 물질의 상기 하부 표면에 면접촉하여 위치하는 제3소스전극, 및 상기 층간재료의 상기 일측면에 위치하여 적층된 상기 복수의 2차원 물질의 일단부에 각각 접촉하는 제4소스전극을 포함하고, 상기 제2소스전극 내지 상기 제4소스전극은 일체로 이루어지는 소스전극; 및
상기 층간재료의 타측에 위치하여 외부 전원과 연결되며, 상기 최상단에 위치한 2차원 물질의 상기 상부 표면에 면접촉하여 위치하는 제2드레인전극, 상기 최하단에 위치한 2차원 물질의 상기 하부 표면에 면접촉하여 위치하는 제3드레인전극, 및 상기 층간재료의 상기 타측면에 위치하여 적층된 상기 복수의 2차원 물질의 타단부에 각각 접촉하는 제4드레인전극을 포함하고, 상기 제2드레인전극 내지 상기 제4드레인전극은 일체로 이루어지는 드레인전극;을 포함하고,
상기 일체로 이루어진 제2소스전극 내지 제4소스전극은,
상기 층간재료의 일측의 상기 상부면, 상기 일측면 및 일측의 상기 하부면을 따라 접촉하도록 구비되고,
상기 일체로 이루어진 제2드레인전극 내지 제4드레인전극은,
상기 층간재료의 타측의 상기 상부면, 상기 타측면 및 타측의 상기 하부면을 따라 접촉하여 구비되고,
상기 제2소스전극은 전하가 상기 복수의 2차원 물질 중 상기 최상단의 2차원 물질로 유출되도록 하고, 상기 제3소스전극은 전하가 상기 복수의 2차원 물질 중 상기 최하단의 2차원 물질로 유출되도록 하고, 상기 제4소스전극은 전하가 상기 복수의 2차원 물질로 유출되도록 하고,
상기 제2드레인전극은 전하가 상기 복수의 2차원 물질 중 상기 최상단의 2차원 물질로부터 유입되도록 하고, 상기 제3드레인전극은 전하가 상기 복수의 2차원 물질 중 상기 최하단의 2차원물질로부터 유입되도록 하고, 상기 제4드레인전극은 전하가 상기 복수의 2차원 물질로부터 유입되도록 하는, 2차원 물질을 이용하는 전자 소자.
 An interlayer material in which a plurality of two-dimensional materials are stacked in surface contact with each other, the stacked two-dimensional materials are interlayer bonded by van der Waals forces, and each two-dimensional material serves as a passage for electric charges, - each of the two-dimensional materials above The material corresponds to at least one of graphene, transition metal dichalcogenide, silicene, tellurine, Germanene, Mxenes, black phosphorus, h-BN, and phosphorene, and the upper surface of the interlayer material is the plurality of two-dimensional It consists of an upper surface of a two-dimensional material located at the highest level among the materials, and the lower surface of the interlayer material consists of a lower surface of the two-dimensional material located at the lowest level among the plurality of two-dimensional materials, and one side of the interlayer material and the other The sides are each made of one end and the other end of two-dimensional materials;
A second source electrode is located on one side of the interlayer material and connected to an external power source, and is located in surface contact with the upper surface of the two-dimensional material located at the top, and is in surface contact with the lower surface of the two-dimensional material located at the bottom. a third source electrode located on the side of the interlayer material and a fourth source electrode in contact with one end of the plurality of stacked two-dimensional materials, wherein the second source electrode to the first 4The source electrode is an integrated source electrode; and
A second drain electrode is located on the other side of the interlayer material and connected to an external power source, and is located in surface contact with the upper surface of the two-dimensional material located at the top, and is in surface contact with the lower surface of the two-dimensional material located at the bottom. a third drain electrode positioned on the other side of the interlayer material and a fourth drain electrode in contact with the other end of the plurality of stacked two-dimensional materials, wherein the second drain electrode to the first drain electrode 4, the drain electrode includes a drain electrode formed as one piece,
The second to fourth source electrodes formed as a single body are,
It is provided to contact along the upper surface of one side of the interlayer material, the one side, and the lower surface of one side,
The integrated second to fourth drain electrodes are,
It is provided in contact with the upper surface of the other side of the interlayer material, the other side, and the lower surface of the other side,
The second source electrode causes charges to flow out to the uppermost two-dimensional material among the plurality of two-dimensional materials, and the third source electrode allows charges to flow out to the lowest two-dimensional material among the plurality of two-dimensional materials. And the fourth source electrode causes charges to flow out to the plurality of two-dimensional materials,
The second drain electrode allows charges to flow from the uppermost two-dimensional material among the plurality of two-dimensional materials, and the third drain electrode allows charges to flow from the lowest two-dimensional material among the plurality of two-dimensional materials. and the fourth drain electrode allows charges to flow from the plurality of two-dimensional materials.
 제 7 항에 있어서,
상기 소스전극은, 상기 층간재료의 전면 및 후면에 위치하는 제5소스전극을 더 포함하고,
상기 드레인전극은, 상기 층간재료의 전면 및 후면에 위치하는 제5드레인전극을 더 포함하고,
상기 제2소스전극 내지 제5소스전극은 일체로 이루어지고, 상기 제2드레인전극 내지 제5드레인전극은 일체로 이루어지는, 2차원 물질을 이용하는 전자 소자.
According to claim 7,
The source electrode further includes a fifth source electrode located on the front and back sides of the interlayer material,
The drain electrode further includes a fifth drain electrode located on the front and back sides of the interlayer material,
An electronic device using a two-dimensional material, wherein the second to fifth source electrodes are integrally formed, and the second to fifth drain electrodes are integrally formed.
 삭제delete
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