| 초록 |
열전 소자(thermoelectric device)는 열에너지를 전기에너지로, 전기에너지를 열에너지로 전환해주는 특성을 갖는 소재를 응용한 소자로, 버려지는 열에너지를 발전에 사용하여 energy harvesting에 사용 될 수 있고, 또한 IC circuit의 cooling 소자로 응용될 수 있는 가능성 때문에 그 소재 및 소자 구조에 대해 광범위하게 연구가 되고 있다. 한편, 다양한 열전 소자로 응용 가능성이 있는 다양한 소재 중 orthorhombic 2-dimensional symmetry를 갖는 tin monoselenide(SnSe)의 경우, 매우 낮은 열전도에 기인하여 약 2.6의(at 923K) 매우 큰 ZT value값을 갖을 수 있다고 실험적으로 보고된 바 있고 [Nature 508 (2014) 373] 이는 이차원 형태의 orthorhombic 구조를 갖는 물질이 고성능 열전 소자로의 응용 가능성을 시사한다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 이차원 orthorhombic 소재를 nano-scale로 형성했을 시 열전 특성에 대해 살펴보았다. 열화학 기상증착법을 이용하여 수십 나노 두께를 갖는 SnS 단결정을 합성하였고 구조 분석을 통해 2차원 orthorhombic symmetry를 확인하였다. 합성 된 SnS 나노 단결정을 이용하여 소자를 제작한 후, laser를 이용하여 photo-thermoelectric 특성에 대해 관찰하였고 금속과 SnS 반도체 물질이 접합 된 부위에서 강한 열전 특성이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이는 전극과 반도체 계면의 schottky barrier에 의한 photovoltaic current 성분과는 확연히 구분되며, COMSOL simulation을 통해 얻은 레이저 조사에 따른 온도변화를 대입한 결과 상온에서 약 5600의 높은 seeback 상수값을 갖는 것으로 estimation 되었으며 이는 기존에 bulk에서 보고된 값보다 약 10배 이상 큰 것으로 확인할 수 있었다. |
