전이 금속 다이칼코게나이드(TMD)는 금속 이황화물(MS2), 금속 이셀레늄화물(MSe2) 또는 금속 이텔루르화물(MTe2)을 형성하는 금속을 포함한다. 최근 연구에서 특정 관심대상인 TMD 물질은 주기율표에 녹색으로 표시됩니다.
응용 분야
원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 기술은 직접 또는 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 증착 후 황화 어닐을 이용하여 박막 칼코게나이드 물질을 증착하는 데 사용될 수 있습니다. 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 기술은 정확한 재료 조성 및 제어된 박막 두께를 가지고 컨포멀 방식으로 3차원 형상에 박막을 증착하는 고유한 기능을 제공합니다.
photovoltaic(PV), 포토닉스, 촉매 및 에너지 저장 응용 분야를 위한 전이 금속 칼코게나이드 물질에 대해 뚜렷한 관심이 모아졌습니다. 특히, 황화물 칼코게나이드 물질에 관심이 있었습니다.
CNT 플랫폼에 증착된 칼코게나이드 필름의 예
- ZNs – Zn(1-x)OxS – Cos
- 2S3 – PBS – Sb2S3
- Cu2S – Cu2ZNsNs4
단일 접합 효율 한계
ALD 황 흡수제
참조: Dasgupta, N. P., et al., Accounts Chem Res 48, 341–348 (2015).
칼코게나이드 PHOTOVOLTAICS(PV)
원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 기술을 사용하여 박막 칼코게나이드 물질을 증착할 수 있습니다.
흡수체 재료에 대해 photovoltaic(PV) 응용을 위한 칼코게나이드 물질이 연구되었으며, 이 때 더 높은 수준의 효율을 달성하려면 밴드갭 에너지가 더 적합합니다(11.6 Ev에서 31 – 34% 효율). 4차 필름은 구리 아연 주석 황화물(CZTS)을 포함해 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 기술을 사용하여 증착될 수 있습니다. 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 증착 재료는 또한 제조된 버퍼/이미터 재료(In2S3, ZnS, CdS 및 아연(Zn)(O,S))에도 사용될 수 있습니다.
에너지 저장
원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 필름은 입증되고 향상된 성능 수준을 가지고 에너지 저장 및 배터리 응용 분야에서 조사되었습니다.
- Cu2S / 탄소 나노튜브(CNT) 음극 @260 mA h g-1
- Li2S @ 800 mA h g-1
포토닉스
칼코게나이드 물질은 또한 포토닉 및 태양열 응용 분야에도 사용되어 왔습니다.
TFEL 디스플레이용 ZnS(최초로 산업에 적용된 ALD)
실리콘 트렌치 웨이퍼에 증착된 Cu2S / SnS2 / ZnS 3층
참조: Thimsen et al., Chemistry of Materials, 24(16), 3188–3196 (2012)
2D 디칼코게나이드
2차원 다이칼코게나이드는 박막 두께가 하나의 단층 두께로 감소됨에 따라 밴드 갭 반전도성 특성, 광형광 및 흡광도를 포함하는 고유한 재료 특성에 대해 조사가 실시되었습니다. 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)은 하나의 분자층 후막을 구현할 수 있도록 직접적인 방법을 제공합니다. 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)과 황화 어닐을 활용하여 2단계 공정을 개발하거나 전이 금속 디칼코게나이드(TMD) 물질을 위한 직접 성장 방법을 개발하기 위한 연구가 적극적으로 추구되고 있습니다.
TFEL 디스플레이용 ZnS(최초로 산업에 적용된 ALD)
참고 자료 – Veeco CNT ALD 플랫폼에서 최근 발표된 연구 결과
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- Dasgupta, N. P., Walch, S. P. & Prinz, F. Fabrication and Characterization of Lead Sulfide Thin Films by Atomic Layer Deposition. ECS Transactions 16, 29–36 (2008).
