신소재 그래핀에 반도체 핵심기술 접목 성공

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김근수 박사 등 연구팀은 원자수준의 뽀족한 탐침을 이용하는 주사탐침현미경을 활용해 그래핀에서 터널링 다이오드 효과를 얻을 수 있는 메커니즘을 규명했다. © News1

</figure>차세대 신소재로 각광받는 그래핀에 기존 반도체 핵심기술을 접목하는데 성공, 더 작고 빠른 전자소자의 개발이 앞당겨질 전망이다.

교과부와 한국연구재단은 22일 국내 연구진이 그래핀 층 속으로 전자가 빠른 속도로 투과하는 터널링 다이오드 효과를 발견해 반도체 소자로의 응용 가능성을 확인했다고 밝혔다.

이번 연구에는 미국 로렌스버클리 국립연구소 김근수 박사와 포항공대 물리학과 염한웅, 김태환 교수가 참여했다.

그래핀은 흑연의 표면층을 한 겹만 떼어낸 탄소나노물질로, 철보다 단단하면서도 쉽게 휘어질 수 있고 구리보다 전기가 잘 통하는 특성 등으로 ‘꿈의 나노물질’이라 불린다.

하지만 금속성으로 인해 반도체 소자로의 응용에는 제약이 있었다.

지금까지 그래핀에서 터널링 다이오드 효과를 유도하기 위한 시도가 많았지만 반도체에 적용되는 방법을 원자 한층 두께의 극히 얇은 그래핀에 적용하는 것은 어려웠다.

연구팀은 기존 시도에서 벗어나 이층으로 배열한 그래핀에 전기장을 걸어줄 경우 전자상태가 터널링 다이오드 효과에 알맞게 변형된다는 점에 주목, 고속소자로서의 응용가능성을 확인했다.

특히 이번 연구에서 원자수준의 뾰족한 탐침을 이용하는 주사탐침현미경을 활용해 메커니즘도 규명할 수 있었다.

김근수 박사는 "새롭고 간단한 방법으로 그래핀에 기존 반도체 소자의 핵심기술 가운데 하나를 접목함으로써 더 작고 더 우수한 성능을 갖는 그래핀 전자소자의 상용화를 앞당겼다"고 밝혔다.