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‘고성능 그래핀 전자소자’ 상용화 가능성 길터

성대 이창구교수-콜럼비아대팀 최초 개발

연구논문 ‘네이처 나노테크놀러지’10월호 게재

  성균관대학교(총장 서정돈)는 이창구교수(성균나노과학기술원 ‧기계공학과)가 콜럼비아대학 연구팀과 공동으로 개발한 그래핀과 보론 나이트라이드(BN) 적층 기술로 만들어진 새로운 형태의 그래핀 전자소자 개발에 처음으로 성공했다고 밝혔다.

 세계적인 과학저널 ‘Nature Nanotechnology’ 10월호에 발표된 이 연구논문(이창구교수 공동저자)에 따르면, 기존에 그래핀 전자소자를 위해 주로 쓰던 산화실리콘을 그래핀과 같은 2차원 물질인 BN으로 대체함으로써 그래핀의 전자적 성질을 극대화하여 최고 품질의 그래핀 전자소자를 만들 수 있다는 것.

 현재 그래핀소자를 만드는데 주로 사용하고 있는 산화실리콘은 표면이 다소 거칠고 그래핀에서 전하가 흐르는데 방해를 주는 이온이나 불순물들이 흡착돼 있어, 그래핀을 트랜지스터 및 전자소자로 만들 때 제대로 성능을 발휘하지 못하도록 한다. 그래핀은 전기전도도 및 전자이동도가 이론적으로는 기존 물질에 비해 10～100배 정도로 우수하지만, 그동안 적절한 기판을 찾지 못해 고유 성능을 발휘하는 소자를 만드는 데 한계가 있었다. 그러나 이번 연구를 통해 BN이라는 새로운 물질을 기판으로 사용하여 그래핀을 그 위에 적층하는 기술을 개발함으로써 이 문제를 거의 완벽하게 해결, 앞으로 그래핀이 최고 성능을 발휘할 수 있는 THz급 전자소자 및 트랜지스터의 상용화 가능성을 열게 되었다는 점에서 그 의미가 크다.

 이창구교수는 “그래핀은 꿈의 물질로 불리며 전자소자 가능성이 아주 큰 물질로 간주돼 왔으나, 기판 문제로 실제 성능이 낮게 나옴으로써 전자소자로서는 상업화 가능성을 낮게 보고 있었다. 새로운 기판을 발견하여 전자소자로의 연구에 큰 돌파구를 마련하게 됐다고 있다”고 밝혔다.