화학뉴스

그래핀(Graphene)에서 반도체 핵심특성이 확인돼 작고 빠른 반도체 전자소자의 개발 가능성이 열렸다.
교육과학기술부와 한국연구재단은 김근수 로렌스버클리 국립연구소 박사와 염한웅 포항공대 교수가 참여한 연구팀이 그래핀에서 반도체 핵심특성인 <터널링 다이오드 효과>를 발견해 그래핀이 고속소자로 사용될 수 있다는 사실을 확인했다고 1월22일 밝혔다.
그래핀은 흑연의 표면층을 떼어낸 탄소나노물질로 철보다 단단하면서도 유연하고 전기가 잘 통해 실리콘(Silicone)을 대체할 수 있는 <꿈의 물질>로 불린다.
그러나 그래핀에는 전자의 에너지 차이인 밴드갭이 없고 나노물질에 전압을 걸면 전자가 빠른 속도로 흐르는 터널링 다이오드 효과를 접목하기도 어려워 반도체 소자로 이용하기에는 한계가 있었다.
연구팀은 2층으로 배열한 그래핀에 수직으로 전기장을 걸고 뾰족한 나노 침으로 그래핀을 통과하는 전기신호를 조사하는 방법으로 손쉽게 터널링 다이오드 효과의 대표적인 특성인 <부저항>을 유도해냈다.
실험을 통해 그래핀에서 전압이 증가해도 전류는 감소하는 부저항이 확인됨에 따라 얇고 작은 반도체 소자제작이 가능해졌다.
또 연구팀은 극미세 바늘로 물질의 표면을 스캔하는 주사탐침현미경을 이용해 부저항이 원자수준에서 발생하는 과정도 규명했다.
김근수 박사와 염한웅 교수는 “신물질 그래핀에 기존 반도체 소자의 핵심기술을 접목하는데 성공해 더 작고 우수한 성능을 가진 그래핀 전자소자의 상용화를 앞당겼다”고 밝혔다.
연구성과는 물리학 학술지인 <피지컬 리뷰 레터스> 최신호에 게재됐다.