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IBS나노구조물리연구단 이영희 단장(사진 왼쪽), 채상훈 박사과정생. © News1
</figure>투명하고 늘어나는 전자소자가 개발돼 향후 늘어날 수 있는 디스플레이, 입는 컴퓨터, 피부에 붙이는 센서 등 미래 소자의 활용이 가능할 것으로 기대되고 있다.
기초과학연구원(IBS·원장 오세정)은 4일 나노구조물리연구단 이영희 단장(58·성균관대 교수) 연구팀이 주름진 산화막이 깨지지 않고, 최대 20%까지 늘려도 작동할 수 있는 '그래핀-탄소나노튜브 전자소자'를 완성시켰다고 밝혔다.
이번 연구는 이 단장 연구팀의 채상훈 박사과정생이 제1저자로 수행하고 미국 피츠버그대학교, 캘리포니아대학교 연구자들이 참여했다.
현재 휘어지고 접을 수 있는 전자소자를 넘어 늘어나는 소자를 구현하기 위해, 나노 물질을 이용한 연구가 활발히 진행 중이다.
그래핀과 탄소나노튜브는 우수한 전자 이동 특성과 변형에 견디는 특성이 있지만, 절연막으로 사용되는 산화물이 쉽게 깨져 늘어나는 소자를 만드는데 그동안 어려움을 겪어왔다.
이런 상황에서 국내 연구진이 전사 과정을 통해 만든 주름진 산화막을 늘어나는 절연막 층으로 이용할 수 있음을 밝혀낸 것.
연구팀은 또 산화물의 주름은 자연적으로 형성되었기 때문에 여러 방향으로 늘렸을 때에도 잘 견딘다는 것을 증명했다. 또 이 모든 재료가 투명하기 때문에 완성된 소자도 80%의 투과도를 가졌다고 연구팀은 전했다.
이 교수는 “이번 연구를 통해 그래핀 및 탄소나노튜브와 같은 꿈의 신소재의 전자소자로의 응용 폭이 대폭 확대됐다”며 "기본 전자소자의 단위인 트랜지스터의 모든 부분(전극, 전자 통로, 절연막)이 변형에 견디는 재료로만 이뤄졌다는 점에서 세계 최초로 진정한 의미의 늘어나는 소자가 개발된 것이라 평가할 수 있다"고 설명했다.
이번 연구 결과는 영국에서 발간하는 세계적 권위 학술지인 ‘네이처 머터리얼즈(Nature Materials)’ 3월호(3월 4일자 온라인)에 게재됐다.
▲그래핀 탄소원자 단일층의 육각형 벌집구조로 이루어졌다. 2004년 영국의 가임 교수와 노보셀로프 교수(2010년 노벨물리학상 수상)가 발견한 이래, 전도성과 전하이동도가 높고 향후 응용 가능성이 많아 ‘꿈의 신소재’로 불리며 전 세계적으로 활발히 연구되고 있다.
▲탄소나노튜브 탄소로 이루어진 속이 빈 튜브 형태의 지름 2나노미터(㎚·1나노미터는 10억분의 1미터) 이하인 물질로, 기존 반도체 재료인 실리콘을 대체할 전자 소자 재료로 꼽힌다.
▲트랜지스터 (Transistor) 전자 혹은 홀을 공급하는 '소스'와 전자를 받는 '드레인' 그리고 중간에서 전자 혹은 홀의 흐름을 제어하는 '게이트 전극'과 소스와 드레인 사이에 전자 혹은 홀이 지나갈 수 있는 '채널'로 구성돼 있다. 전류나 전압흐름을 조절하여 증폭, 스위치 역할을 하여 대부분의 전자회로에 사용되며 이를 고밀도로 집적한 집적회로가 있다.