2-dimensional materials, especially TMDCs such as $MoS_2, MoSe_2, WS_2, WSe_2$ which consist of one transition metal atom and two chalcogen atoms, have received much attention since grapheme was successfully detached from graphite with scotch tape method. Due to its impressive electrical, optical and mechanical properties, many researchers have researched it. Chemical Vapor Deposition (CVD) enables TMDCs to be synthesized in large area and many researches about applications of TMDCs have been carried out using TMDCs having large area. But electrical property of TMDCs is not sufficient for already commercialized device applications. To overcome the insufficient electrical property, researchers make an effort using heterostructure which consists of two other materials like $MoS_2/WS_2, MoSe_2/WSe_2,$ and $MoS_2/WSe_2$. And also in-plane heterostructure is actively researched.
In this thesis, in order to enhance the electrical performance of $MoS_2$ having n-type semiconducting property, laterally stitched heterostructure of graphene and $MoS_2$ was used. The method for making the stitched heterostructure by Chemical Vapor Deposition (CVD) was suggested and Optical analysis, Atomic Force Microscopy, Secondary Electron Microscopy and Transmission Electron Microscopy were used for analyzing the lateral junction part. Also, field effect transistor having graphene as source/drain and MoS2 as channel was fabricated. By comparing with MoS2 field effect transistor, it is proved that laterally stitched heterostructure can make better electrical performance.
흑연으로부터 스카치 테이프를 이용하여 성공적으로 그래핀을 분리해낼 수 있게 된 이후로 2차원 물질에 대한 관심은 폭발적으로 증가하였다. 특히 2차원 물질 중에서도 하나의 전이 금속과 2개의 칼코젠 원소로 이루어진 전이금속 칼코젠 화합물은 뛰어난 전기적, 광학적, 기계적 특성으로 인하여 많은 연구자들로부터 관심을 받았다. 화학 기상 증착법을 통하여 대면적으로 전이금속 칼코젠 화합물을 합성하는 것이 가능해졌고, 많은 응용 연구들도 진행이 되었다. 하지만 실제 상용화된 소자에 적용을 하기에는 전기적 특성들이 충분하지 않았고, 이에 수직방향으로 이종의 물질들을 쌓아 올려 전기적 특성의 향상을 꾀하고 있으며, 수평 방향으로의 접근 역시도 활발히 이루어지고 있다.
이 논문에서는 $MoS_2$ 의 전기적 특성을 향상 시키기 위하여, 그래핀과의 수평 이종 구조를 사용 하였다. 화학 기상 증착법을 이용하여 그래핀과 $MoS_2$ 의 이종 성장 방법을 제시하였고, 광학적 분석법, 원자력간 현미경, 주사 전자 현미경, 투과 전자 현미경 등을 이용하여 이종 성장이 된 접합 부분에 대해서 분석하였다. 또한 그래핀을 소스와 드레인으로 이용하고 $MoS_2$ 를 채널로 이용하는 소자를 제작하여 기존의 $MoS_2$ 만으로 이루어진 소자와의 전기적 특성을 비교하여 연구의 우수성을 입증하였다.
