UNIST(울산과학기술원) 자연과학부 로드니 루오프(기초과학연구원 다차원탄소재료 연구단 단장) 특훈교수팀이 그래핀의 응용 분야를 다양화 할 수 있는 새로운 기술을 개발했다.
기초과학연구원(IBS)은 로드니 루오프 다차원 탄소재료 연구단장이 이끄는 공동연구팀은 그래핀의 층수 및 적층순서를 제어할 수 있는 새로운 금속기판을 설계하고, 이를 토대로 반도체의 특성을 가진 단결정 다층 그래핀을 합성했다고 22일 밝혔다.
흑연의 원자 한 층으로 이뤄진 얇은막인 그래핀은 우수한 전기전도도와 신축성을 갖춘 것은 물론 투명해 전자소자로서 높은 응용가능성을 지닌 소재다. 하지만 전류의 흐름을 제어할 수 있는 성질인 ‘밴드갭(Band Gap)’이 없다는 약점이 있다. 밴드갭이 없으면 전자소자의 전원을 켜고 끌 수 없기 때문에 응용이 제한적이다.
연구팀은 ‘밴드갭’을 갖는 특정 그래핀 구조를 만들 수 있는 기술을 개발했다. 그래핀을 특정한 패턴이 나오게 쌓으면 ‘밴드갭’을 만들 수 있는데, 이러한 ‘적층’(층을 쌓는 방식) 구조를 그래핀을 제조할 때 사용하는 기판의 조성을 조절해 쉽게 만들 수 있음을 밝혔다. 그래핀을 만들때 금속 기판 위에서 성장하는 과정을 거치는데, 그 기판의 조성을 변화시킨 것이다. 연구진은 또 다층그래핀의 성장 메커니즘을 규명하고 전기장을 가해 그래핀의 밴드갭을 변화시킬 수 있었다.
로드니 루오프 단장은 “이번 연구에서 합성한 단결정 구리·니켈 합금 포일은 새로운 탄소재료를 합성하기 위한 유용한 도구가 될 것이다”며 “기존 실리콘 등의 반도체 소자와는 달리 적외선 영역의 파장을 흡수할 수 있어 새로운 형태의 나노광전자소자로 응용될 수 있다”고 말했다.
연구결과는 재료분야 권위 있는 국제학술지인 Nature Nanotechnology 1월21일자에 게재됐다. 김봉출기자 kbc78@ksilbo.co.kr