화학뉴스

국내 연구진이 실리콘(Silicone)보다 전기적 특성이 뛰어난 유사 그래핀(Graphene)을 합성하는데 성공했다.
기초과학연구원(IBS)은 복잡계 자기조립 연구단 김기문 단장 연구팀이 실리콘보다 전기적 특성이 뛰어난 유기 반도체 소자를 개발했다고 6월24일 밝혔다.
탄소물질 등으로 만들어진 유기 반도체는 가볍고 유연해 실리콘 기반 무기 반도체를 대체할 차세대 반도체로 주목받고 있다.
특히, 전도성 고분자 기반 유기 반도체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나 서로 달라붙어 쌓이면서 수십나노미터 수준 이상으로 성장시키기 어렵다는 한계가 지적되고 있다.
연구팀은 고분자의 하나인 트리페닐렌(Triphenylene)을 활용해 그래핀처럼 벌집 구조를 가진 2차원 전도성 고분자를 합성했다.
그래핀은 흑연의 한층에서 떼어낸 벌집 모양 2차원 물질로 전기·화학적 특성이 우수해 반도체 분야에서 꿈의 신소재로 불리고 있다.
트리페닐렌 고분자는 부분적으로 양전하를 나타내며 양전하 간 정전기적 반발력 덕분에 고분자들이 쌓이지 않고 용액에 골고루 분산될 수 있다.
이를 통해 수백마이크로미터 크기의 전도성 고분자 박막을 합성하는데 성공했고 해당 과정을 통해 제조한 유사 그래핀의 전기적 물성을 평가한 결과 캐리어 이동도(전하 입자의 이동 능력을 나타내는 지표)가 실리콘보다 4배 가량 높은 것으로 나타났다.
또 전류를 흐르게 하는데 필요한 최소한의 에너지 값인 밴드갭 등 전기적 물성을 조절함으로써 도체, 반도체, 부도체의 특성을 모두 구현할 수 있다.
전도성 고분자로만 이루어진 유기 전자소자는 물론, 활용 목적에 맞게 물성을 조절해 맞춤형 소자로도 만들 수 있을 것으로 기대되고 있다.
김기문 단장은 “초고속 반도체, 고효율 태양전지, 롤러블(Rollable) 디스플레이 등 가볍고 유연한 소재를 필요로 하는 반도체 분야에 응용할 수 있을 것”이라고 강조했다.
연구 결과는 국제 학술지 켐(Chem) 6월24일자에 게재됐다. (K)