강유전체는 다양한 반도체 기반 전자 소자의 핵심 부품으로 사용되는 소재이지만 소형화 과정에서 한계에 부딪혀 그 응용성이 제한되어 왔습니다. 본 연구 과제에서는 기존의 강유전체의 한계를 극복하고, 초소형 및 고집적 전자 소자로의 응용을 가늠해볼 수 있는 2차원 반데르발스 강유전체를 개발하고자 합니다. 2차원 소재 기반의 이종 접합 계면에서 적층 각도를 조절함으로써 모아레 구조 및 원자의 재배열을 유도하여 기존의 산화물 기반 강유전체와는 근본적으로 다른 형태의 강유전성을 유도하고자 합니다. 이러한 새로운 소재를 개발하여 실제 응용 소자로 활용할 수 있는지 여부를 가늠하기 위해서는 실제 기능하는 소자 구동 환경에서의 실시간 구조 변화를 관찰하는 것이 중요합니다. 본 과제에서는 operando 투과전자현미경 분석법을 최초로 개발하여 2차원 강유전체 기반 전자 소자의 구동 중 동역학을 탐구하고자 합니다.

본 연구 과제 수행을 통해 소재 및 분석 기술 두 가지 측면에서 그 기대 효과를 찾고자 합니다. 소재 관점에서 차세대 전자 소자로 응용이 가능한 새로운 강유전 소재를 개발함과 더불어, 분석 기술 측면에서는 소자 구동 중 나타나는 구조 변화를 실시간으로 관찰하는 새로운 분석 패러다임을 제시할 것으로 기대하고 있습니다. 특히 operando 투과전자현미경 분석법은 2차원 강유전 기반 소자뿐 아니라 다양한 형태의 기능 소자에 널리 적용되어, 일반적 소자의 구동과 관련된 기능성을 구조적 관점에서 규명하고 기존 소자들이 갖는 문제점을 타개하는데 역할을 할 수 있을 것으로 기대합니다.