한국연구재단은 성균관대 김상우 교수 연구팀이 그래핀에서 발생하는 정전기 현상을 이용해 전기적 특성을 제어할 수 있는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.

그래핀은 흑연의 한 층으로 된 2차원 탄소나노물질로, 열 전도율과 전기 전도도가 높아 반도체 분야 '꿈의 신소재'라 불린다.

하지만 평면으로 이뤄져 집적화가 쉽지 않은 데다 전류의 전원을 조절하는 '게이트'의 위치와 형태 등을 바꾸기 어렵다는 한계가 있었다.

그래핀에서 발생하는 정전기 모식도

연구팀은 그래핀 한 층에서 발생하는 마찰전기(정전기)를 이용해 전류를 조절할 수 있는 게이트 기술을 처음으로 개발했다.

정전기가 그래핀을 투과한 뒤 아래 기판에 갇혀 게이트 역할을 하게 되는데, 정전기에 의한 게이트는 그래핀의 전기 전도도 특성을 향상시키는 것으로 나타났다.

또 정전기를 이용하기 때문에 제어가 간편하고, 한번 만들면 수정이 불가능했던 기존 전자소재와 달리 정전기를 형성·수정·삭제하는 것이 가능하다.

특히 전류를 조절하는 게이트를 만들기 위한 공정이 따로 필요 없기 때문에 초고밀도 집적화가 가능하며, 제조 단가와 시간을 획기적으로 줄일 수 있다고 연구팀은 설명했다.
앞으로 그래핀뿐 아니라 이황화몰리브덴 등 다른 2차원 물질에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

김상우 교수는 "그래핀을 초고밀도로 집적화해 초고용량 메모리 저자 전자소자, 그래핀 투명전극 반도체 소자 등에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 지난달 26일자에 실렸다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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