화학뉴스

국내 연구진이 롤러블(Rollable) 디스플레이 상용화를 앞당길 수 있는 2차원 화이트 그래핀(Graphene)을 한성하는데 성공했다.
기초과학연구원(IBS) 다차원 탄소재료연구단 펑딩 그룹리더(UNIST 특훈교수) 팀이 중국, 스위스 연구진과 함께 신문처럼 돌돌 말리는 저전력·고성능 롤러블 디스플레이 상용화를 위한 핵심기술을 개발했다.
연구진은 수평방밀리미터 크기로 제조하는 것이 한계였던 단결정 2차원 화이트 그래핀을 최대 100평방센티미터의 대면적으로 제조하는데 성공했으며 반도체 제작 공정에 바로 적용할 수 있는 크기여서 주목된다.
롤러블 디스플레이의 상용화를 위해서는 딱딱한 실리콘(Silicone) 대신 얇고 신축성 있는 2차원 소재(원자 1-2개층 두께)가 필요하며 단결정을 사용하면 기기의 성능 또한 대폭 높아진다. 
하지만, 아직까지 그래핀 외에는 2차원 단결정 소재를 상용화할 수 있는 크기의 대면적으로 제작한 사례는 없었으며 연구진이 시뮬레이션 연구를 통해 합성하고자 하는 소재보다 표면 대칭성이 낮은 기판을 사용하면 다양한 2차원 단결정 소재를 대면적으로 성장시킬 수 있다는 합성공식을 찾아냈다.
연구진은 해당 원리에 착안해 표면 대칭성이 낮은 구리 기판을 사용해 부도체인 2차원 단결정 화이트 그래핀을 가로·세로 10센티미터 대면적으로 제조하는 데 성공했다. 
도체인 그래핀만으로는 전원이 켜졌다 꺼졌다 하는 반도체를 구현하지는 못하지만 도체인 그래핀과 부도체인 화이트 그래핀을 층층이 쌓으면 별도의 공정 없이도 원자층 몇 개 수준의 두께와 얇고 신축성 있는 고성능·저전력 차세대 반도체를 만들 수 있게 되는 것이다.
해당 연구로 대면적 제작 기술의 한계로 인해 상용화가 어려웠던 우수한 2차원 소재를 산업계에 적용할 수 있는 길이 열렸다.
화이트 그래핀은 열에 강하고 방사능도 막을 수 있어 전자기기는 물론 비행기, 우주선과 같은 가볍고 열·화학적 안정성이 요구되는 분야에 두루 활용할 수 있다. 
펑딩 IBS 그룹리더는 “2차원 소재는 자체로도 우수하지만 여러 소재를 층층이 쌓아 함께 사용했을 때 시너지를 낸다”며 “실리콘 이후 차세대 반도체 시장의 문을 연 것으로 지금껏 상상하지 못했던 새로운 물성을 가진 전자기기를 구현하는 데 기여할 것”이라고 강조했다.
과학기술정보통신부와 IBS는 해당 연구성과가 세계 최고권위 학술지 네이처(Nature) 온라인판에 5월23일 게재됐다고 밝혔다. (K)