Field-effect Transistors Based on a Van der Waals Vertical Heterostructure Using CVD-grown Graphene and MoSe₂

화학기상증착법을 통해 합성된 그래핀 및 MoSe₂를 이용한 반데르발스 수직이종접합 전계효과 트랜지스터

Van der Waals heterostructures have garnered significant attention in recent research due to their excellent electronic characteristics arising from the absence of dangling bonds and the exclusive reliance on Van der Waals forces for interlayer coupling. However, most studies have been confined to fundamental research employing the Scotch tape (mechanical exfoliation) method. We fabricated Van der Waals vertical heterojunction transistors to advance this field using materials exclusively grown via chemical vapor deposition (CVD). CVDgrown graphene was patterned through photolithography to serve as electrodes, while CVD-grown MoSe₂ was employed as the pickup/transfer material, resulting in the realization of Van der Waals heterojunction transistors with interlayer charge transfer effects. The electrical characteristics of the fabricated devices were thoroughly examined. Additionally, we observed variations in the transistor's performance based on the presence of defects in MoSe₂ layer.

본 Van der Waals heterostructure 기반의 트랜지스터의 경우 표면에 불포화 결함(dangling bond) 없이 Van der Waals 힘으로만 결합되어 있어 우수한 전자특성을 보이기 때문에 최근 많이 연구되고 있다. 하지만, 트랜지스터에 사용되는 2차원 물질들은 대부분 스카치테이프(mechanical exfoliation) 방법을 기반으로 하는 기초 연구에 머물러 있다. 그렇기 때문에 이를 발전시키기 위해 반데르발스 수직이종접합 전계효과 트랜지스터를 제작하는 데 사용되는 모든 소재를 CVD (chemical vapor deposition)에서 성장된 소재를 사용하였다. 전극으로는 CVD로 성장된 그래핀을 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝하여 사용하였으며, CVD로 성장된 MoSe₂를 픽업/전사하는 방식으로, 둘 사이의 반데르발스 이종접합 전계효과 트랜지스터를 제작하였다. 본 연구에서는 이를 통해 제작된 소자의 특성을 보았으며 MoSe₂의 결함 유무에 따라 트랜지스터의 특성에 변화가 있음을 확인하였다.