Unlike conventional three-dimensional bulk materials, two-dimensional layered materials have characteristics that no dangling bonds exist on the basal plane. Therefore, two-dimensional layered materials can form junctions without interfacial defects, regardless of lattice constants. Since transition metal dichalcogenides have band gaps, research is being conducted on heterojunction of two-dimensional layered structure-three-dimensional bulk structure semiconductor bonding using them. This study uses transfer methods to form MoS$_2$/In$_{0.53}$Ga$_{0.47}$As junctions at room temperature to implement a photodetector array. The fabricated devices showed higher responsivity and faster operation speed compared to the existing two-dimensional layered structure-three-dimensional bulk structure heterojunction devices. We implemented WSe$_2$/ZnSe heterojunction using direct growth method and confirmed that crystallinity of ZnSe is maintained even when WSe$_2$ is inserted and grown internally, confirming the possibility that transition metal dichalcogenides can be utilized as a new platform for epitaxy growth.
이차원 층상 구조 물질은 기존의 삼차원 벌크 물질과 다르게 기저면에 댕글링 본드가 존재하지 않다는 특징을 가지고 있다. 그렇기 때문에 이차원 층상 구조 물질은 격자 상수에 구애받지 않고 계면 결함 없이 접합을 형성할 수 있다. 전이금속 칼코겐 화합물은 밴드갭을 가지고 있기 때문에 이를 이용한 이차원 층상 구조-삼차원 벌크 구조 반도체 이종 접합이 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 연구는 전사 방법을 이용하여 상온에서 MoS$_2$/In$_{0.53}$Ga$_{0.47}$As 접합을 형성하여 광 검출기 소자 어레이를 구현하였다. 제작된 소자는 기존 이차원 층상 구조-삼차원 벌크 구조 이종 접합 소자 대비 높은 반응도와 빠른 동작속도 특성을 보였다. 직성장의 방법으로 WSe$_2$/ZnSe 이종 접합을 구현하였고 WSe$_2$가 내부에 삽입되어 성장되어도 ZnSe의 결정성이 유지되는 것을 확인하여 전이금속 칼코겐 화합물이 에피택시 성장의 새로운 플랫폼으로 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다.
