같은 물질이더라도 단결정 형태는 다결정 형태보다 품질이 우수하다. 이론 계산 결과에 따르면 기판 단면에 계단 모양 구조가 더 조밀한 고 밀러지수 기판이 2차원 물질을 단결정 형태로 합성하는 데 적합한 것으로 나타났다.
딩 교수 연구팀은 이전 연구를 통해 상업적으로 쉽게 구할 수 있는 저 밀러지수 기판보다 고 밀러지수 기판이 2차원 물질을 단결정 형태로 합성하는 데 적합하다는 사실을 알아낸 바 있다.
이번 연구에서 계단 구조가 더 조밀한 고 밀러 지수 기판일수록 2차원 물질을 단결정 형태로 쉽게 합성할 수 있다는 사실을 밝혔다. 실제 기판은 이론과 달리 단면이 완벽하게 평편하지 못하고 울퉁불퉁 하기 때문이다.
표면이 울퉁불퉁해지면 계단 모서리가 직선이 아닌 구불구불한 곡선 형태를 띠는데, 계단 구조가 조밀하면 모서리 형태가 단결정 합성에 유리한 직선 형태에 더 가까워진다.
연구팀은 육방정계 질화붕소를 다양한 단면 모양을 갖는 고 밀러지수 구리 기판에 합성하는 컴퓨터 시뮬레이션을 해 이 같은 사실을 밝혀냈다. 시뮬레이션 결과는 그 간의 2차원 물질 합성 실험 결과도 잘 설명했다.
펑 딩 교수는 이어 “단결정 2차원 물질의 제조 기술을 확립하는 데 필요한 시행착오를 줄이는 이론 연구의 도움을 받는다는 5~10년 이내에 단결정 2차원 물질을 상업화 가능한 수준으로 대량 합성하는 기술을 개발 할 수 있을 것”이라고 기대했다. 차형석기자
차형석 기자
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