기초과학연구원(IBS)이 그래핀을 고품질로 여러 겹 쌓는 기술을 개발했다. 세계최초다.
IBS는 28일 나노구조물리연구단 이영희 단장과 삼성종합기술원, 부산대 등 공동 연구진이 4층에 이르는 그래핀을 단결정으로 성장시키는 합성법을 개발했다고 밝혔다.
이는 세계최초로 장비 크기에 따라 수십에서 수백 제곱센티미터 대면적으로 합성할 수 있어, 반도체 고집적 전극 및 다양한 광전극소자등에 응용할 것으로 기대된다.
연구진은 화학기상증착법을 통해 탄소용해도가 높은 구리 기반 합금을 만드는 데 초점을 맞추고 여러 시도 끝에 구리-실리콘 합금을 만드는 데 성공했다. 이후 메탄 기체를 주입해 균일한 실리콘-탄소 층을 만들었다.
실리콘-탄소 층이 구리-실리콘 합금의 탄소용해도를 제어하는 방식인 것.
그 결과 총 4층의 균일한 다층 그래핀 제조에 성공했고 메탄 농도에 따라 층수 조절이 가능했다.
이영희 연구단장은 “이번 연구는 높은 온도의 구리-실리콘 합금 합성을 통해 균일한 다층 그래핀을 성장한 새로운 방법”이라며 “기존에 일반적인 증착 방법으로는 불가능했던 고품질 다층 그래핀 제조에 성공했다”고 말했다.
향후 연구진은 대량 합성 실험을 반복할 때 석영 튜브가 손상되는 문제를 해결하고 품질 안정성을 높이는 연구를 수행할 예정이다.
한편 이번 연구성과는 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology, IF=31.538)에 게재됐다.
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