국내 연구진이 대면적 실리콘(Silicon) 웨이퍼 위에 그래핀(Graphene) 박막을 손쉽게 생성시키는 기술을 개발했다.
고려대 화공생명공학과 김지현 교수팀은 실리콘 소자 공정에 주로 사용되는 이온주입법을 통해 지름 30cm 이상의 대면적 실리콘 웨이퍼 위에서 그래핀 박막을 두께를 조절하고 직접 성장시킬 수 있는 기술을 개발했다고 8월4일 발표했다.
연구진은 실리콘 소자 공정과 완벽히 호환 가능한 이온주입법을 직접 지름 30cm의 대면적 실리콘 웨이퍼에 적용해 그래핀 층수를 조절하면서 화학적 기상증착법보다 낮은 온도에서 실리콘 웨이퍼 위에 고품질의 그래핀을 직접 합성하는데 성공했다.
실리콘 기판 위에 200나노미터 두께의 얇은 니켈 층을 증착시키고 섭씨 500도의 고온에서 이온주입법으로 탄소이온을 주입한 후 600-900도로 열처리해 냉각시키면 니켈층 상하부에 그래핀이 생성된다.
신규 기술은 주입되는 탄소량을 제어할 때 생성되는 그래핀 층수를 조절할 수 있어 다양한 반도체 기기에서 요구되는 물성을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 전사과정이 필요 없어 결함 등의 문제점도 극복할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
김지현 교수는 “신규기술은 현재 산업 현장에서 사용되는 기존 반도체 공정 인프라를 활용할 수 있어 그래핀 산업화를 앞당기는 계기가 될 것”이라며 “후속 연구로 그래핀 성장온도를 600도 이하로 낮추고 공정최적화로 그래핀의 두께·물성 등의 균일성을 높이는 것이 과제”라고 밝혔다.