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[[파일:Monolayer_TMDC_structure.jpg|오른쪽|섬네일|450x450픽셀| (a) 육각형 단층 TMD의 구조. M 원자는 검은색, X 원자는 노란색이다. (b) 위에서 본 육각형 단층 TMD.]]
'''단층 전이금속 칼코젠화합물''' ('''TMD''' 또는 '''TMDC''')은 원자적으로 얇은 MX<sub>2</sub> [[반도체]]이다(M은 [[전이 금속]] 원자([[몰리브데넘|Mo]], [[텅스텐|W]] 등), X는 [[16족 원소|칼코젠]] 원자([[황|S]], [[셀레늄|Se]] 또는 [[텔루륨|Te]])).

M 원자 한 층은 X 원자 두 층 사이에 끼여 있다. 이들은 대규모 그룹인 [[2D 머티리얼|2D 소재]] 중 하나로, 매우 얇다는 것을 강조하기 위해 TMD라 이름 붙여졌다. 일례로, MoS<sub>2</sub> 단층의 두께는 겨우 6.5Å이다.&nbsp;첫주기 전이 금속 [[칼코제나이드]]와 비교했을 때, TMD 물질의 주요 특징은 2D 구조에서 큰 원자들의 상호작용이다. 일례로, [[Tungsten ditelluride|WTe<sub>2</sub>]]는 비정상적인 [[거대자기저항]]과 [[초전도 현상|초전도성을]] 띤다.<ref name="Eftekhari">{{저널 인용|제목=Tungsten dichalcogenides (WS<sub>2</sub>, WSe<sub>2</sub>, and WTe<sub>2</sub>): materials chemistry and applications|저널=Journal of Materials Chemistry A|성=Eftekhari|이름=A.|연도=2017|권=5|호=35|쪽=18299–18325|doi=10.1039/C7TA04268J}}</ref>

[[그래핀]]의 발견으로, 거시 규모의 벌크 결정이 1개 원자층으로 얇아졌을 때 물리적 특성이 생겨나는 방식을 알 수 있다. [[흑연]]과 마찬가지로, TMD 벌크 결정은 단일 층들이 [[반데르발스 힘]]으로 서로 결합하며 형성된다. TMD 단층은 [[반금속|준금속]] 그래핀과는 확연히 다른 특성을 가진다.:

* 단층 TMD MoS<nowiki><sub id="mwKg">2</sub></nowiki>, WS<nowiki><sub id="mwLA">2</sub></nowiki>, MoSe<nowiki><sub id="mwLg">2</sub></nowiki>, WSe<nowiki><sub id="mwMA">2</sub></nowiki>, MoTe<nowiki><sub id="mwMg">2</sub></nowiki> 는 직접 띠틈이 있다. 이는 전자공학에서 [[트랜지스터]]로, 광학에서 방출기와 검출기로 사용될 수 있다.<ref name="Splendiani">{{저널 인용|제목=Emerging Photoluminescence in Monolayer MoS<sub>2</sub>|저널=Nano Letters|성=Splendiani|이름=A.|성2=Sun|이름2=L.|연도=2010|권=10|호=4|쪽=1271–5|bibcode=2010NanoL..10.1271S|doi=10.1021/nl903868w|pmid=20229981|성3=Zhang|이름3=Y.|성4=Li|이름4=T.|성5=Kim|이름5=J.|성6=Chim|이름6=C. Y.|성7=Galli|이름7=G.|성8=Wang|이름8=F.}}</ref><ref name="FET">{{저널 인용|제목=Single-layer MoS<sub>2</sub> transistors|저널=Nature Nanotechnology|성=Radisavljevic|이름=B.|성2=Radenovic|이름2=A.|url=http://infoscience.epfl.ch/record/164049|연도=2011|권=6|호=3|쪽=147–50|bibcode=2011NatNa...6..147R|doi=10.1038/nnano.2010.279|pmid=21278752|성3=Brivio|이름3=J.|성4=Giacometti|이름4=V.|성5=Kis|이름5=A.}}</ref><ref name="SundaramLED">{{저널 인용|제목=Electroluminescence in Single Layer MoS<sub>2</sub>|저널=Nano Letters|성=Sundaram|이름=R. S.|성2=Engel|이름2=M.|날짜=2013|권=13|호=4|쪽=1416–1421|arxiv=1211.4311|bibcode=2013NanoL..13.1416S|doi=10.1021/nl400516a|pmid=23514373|성3=Lombardo|이름3=A.|성4=Krupke|이름4=R.|성5=Ferrari|이름5=A. C.|성6=Avouris|이름6=Ph|성7=Steiner|이름7=M.}}</ref><ref name="photodetector">{{저널 인용|제목=Ultrasensitive photodetectors based on monolayer MoS<sub>2</sub>|저널=Nature Nanotechnology|성=Lopez-Sanchez|이름=O.|성2=Lembke|이름2=D.|url=http://infoscience.epfl.ch/record/183895|연도=2013|권=8|호=7|쪽=497–501|bibcode=2013NatNa...8..497L|doi=10.1038/nnano.2013.100|pmid=23748194|성3=Kayci|이름3=M.|성4=Radenovic|이름4=A.|성5=Kis|이름5=A.}}</ref>
* 단층 TMD 결정 구조는 반전 중심이 없기에, 전하 운반자는 새로운 자유도인 k-valley 지수에 접근할 수 있고 이는 밸리트로닉스라는 새로운 물리학 분야를 열 수 있다.<ref name="valleyfilter">{{저널 인용|제목=Valley filter and valley valve in graphene|저널=Nature Physics|성=Rycerz|이름=A.|성2=Tworzydło|이름2=J.|연도=2007|권=3|호=3|쪽=172–175|arxiv=cond-mat/0608533|bibcode=2007NatPh...3..172R|doi=10.1038/nphys547|성3=Beenakker|이름3=C. W. J.}}</ref><ref name="ValleyCao">{{저널 인용|제목=Valley-selective circular dichroism of monolayer molybdenum disulphide|저널=Nature Communications|성=Cao|이름=T.|성2=Wang|이름2=G.|연도=2012|권=3|호=6|쪽=887|arxiv=1112.4013|bibcode=2012NatCo...3..887C|doi=10.1038/ncomms1882|pmc=3621397|pmid=22673914|성3=Han|이름3=W.|성4=Ye|이름4=H.|성5=Zhu|이름5=C.|성6=Shi|이름6=J.|성7=Niu|이름7=Q.|성8=Tan|이름8=P.|성9=Wang|이름9=E.}}</ref><ref name="MakValley">{{저널 인용|제목=Control of valley polarization in monolayer MoS<sub>2</sub> by optical helicity|저널=Nature Nanotechnology|성=Mak|이름=K. F.|성2=He|이름2=K.|연도=2012|권=7|호=8|쪽=494–8|arxiv=1205.1822|bibcode=2012NatNa...7..494M|doi=10.1038/nnano.2012.96|pmid=22706698|성3=Shan|이름3=J.|성4=Heinz|이름4=T. F.}}</ref><ref name="CuiValley">{{저널 인용|제목=Valley polarization in MoS<sub>2</sub> monolayers by optical pumping|저널=Nature Nanotechnology|성=Zeng|이름=H.|성2=Dai|이름2=J.|연도=2012|권=7|호=8|쪽=490–3|arxiv=1202.1592|bibcode=2012NatNa...7..490Z|doi=10.1038/nnano.2012.95|pmid=22706701|성3=Yao|이름3=W.|성4=Xiao|이름4=D.|성5=Cui|이름5=X.}}</ref>
* 단층 TMD의 강한 [[스핀-궤도 상호작용]]으로 인해, [[전도띠|가전자대]] 수백 meV, [[전도띠|전도대]] 수 meV의 [[스핀-궤도 상호작용]]<ref>{{저널 인용|제목=Spin–orbital effects in metal-dichalcogenide semiconducting monolayers|저널=Scientific Reports|성=Reyes-Retana|이름=J.A.|성2=Cervantes-Sodi|이름2=F.|연도=2016|권=6|쪽=24093|bibcode=2016NatSR...624093R|doi=10.1038/srep24093|pmc=4837337|pmid=27094967}}</ref>이 생긴다. 이를 이용해 들뜬 상태의 레이저 광자 에너지와 나선성을 조정하여 전자의 스핀을 제어할 수 있다.<ref name="handedness">{{저널 인용|제목=Robust optical emission polarization in MoS<sub>2</sub> monolayers through selective valley excitation|저널=Physical Review B|성=Sallen|이름=G.|성2=Bouet|이름2=L.|연도=2012|권=86|호=8|쪽=3–6|arxiv=1206.5128|bibcode=2012PhRvB..86h1301S|doi=10.1103/PhysRevB.86.081301|성3=Marie|이름3=X.|성4=Wang|이름4=G.|성5=Zhu|이름5=C.R.|성6=Han|이름6=W.P.|성7=Lu|이름7=P.|성8=Tan|이름8=P.H.|성9=Amand|이름9=T}}</ref>
* TMD 층의 2D 특성과 높은 스핀-궤도 상호작용 덕분에, [[스핀트로닉스]] 응용의 유망한 재료가 될 수 있다.<ref>{{저널 인용|제목=Spin pumping in the Heusler alloy Co<sub>2</sub>FeAl/MoS<sub>2</sub> heterostructure: Ferromagnetic resonance experiment and theory|저널=Physical Review B|성=Husain|이름=Sajid|성2=Kumar|이름2=Abhishek|날짜=2018|권=98|호=18|쪽=180404|bibcode=2018PhRvB..98r0404H|doi=10.1103/PhysRevB.98.180404|성3=Kumar|이름3=Prabhat|성4=Kumar|이름4=Ankit|성5=Barwal|이름5=Vineet|성6=Behera|이름6=Nilamani|성7=Choudhary|이름7=Sudhanshu|성8=Svedlindh|이름8=Peter|성9=Chaudhary|이름9=Sujeet}}</ref><ref>{{저널 인용|제목=Emergence of spin–orbit torques in 2D transition metal dichalcogenides: A status update|저널=Applied Physics Reviews|성=Husain|이름=Sajid|성2=Gupta|이름2=Rahul|url=https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0025318|날짜=2020-12-01|권=7|호=4|쪽=041312|bibcode=2020ApPRv...7d1312H|doi=10.1063/5.0025318|성3=Kumar|이름3=Ankit|성4=Kumar|이름4=Prabhat|성5=Behera|이름5=Nilamani|성6=Brucas|이름6=Rimantas|성7=Chaudhary|이름7=Sujeet|성8=Svedlindh|이름8=Peter}}</ref>

== 각주 ==
<references />

[[분류:단분자층]]
[[분류:전이 금속 다이칼코제나이드]]
[[분류:칼코제나이드]]