국내 연구진이 차세대 전자소자의 소재로 주목받는 물질을 합성하는 새로운 방법 개발에 성공했다.

16일 한국과학기술연구원(KIST), 기초과학연구원(IBS), 성균관대, 동국대 등이 참여한 공동연구진은 '질화붕소'를 단결정 형태로 합성하는 기술을 개발했다고 밝혔다.

▲ KIST 연구진의 모습.

이번 연구 결과는 이날 국제학술지 '사이언스'(Science)에 실렸다.

질화붕소는 붕소와 질소로 이뤄진 평면 소재인데, 전기가 통하지 않는 '절연성'을 가진다. 이에 이 소재는 투명하면서도 유연한 차세대 전기소자의 절연체로 활용될 수 있다는 점에서 학계의 주목을 받고 있다.

질화붕소의 우수한 절연성을 유지하려면 단결정 형태로 합성해야 하지만 기존 기술로는 불가능했다. 연구진은 기술적인 한계를 극복하고자 액체 상태의 금 표면에서 질화붕소 박막을 합성하는 방법을 고안해냈다. 금 표면에서는 질소와 붕소 원자들이 전기적으로 상호작용하며 적정 거리를 유지하는데, 이 현상을 합성에 활용한 것이다.

연구진은 합성한 질화붕소 박막을 기판으로 삼아 그래핀과 이황화몰리브덴, 이황화텅스텐 등 평면 소재들을 단결정으로 합성하는 데도 성공했다. 이어 그래핀과 질화붕소가 층을 이룬 구조의 소재도 만들어냈다.

논문의 교신저자인 김수민 KIST 박사는 "두 가지 원소로 구성된 단결정 2차원 물질을 합성하는 새 방법을 제안해 다양한 2차원 이종 적층 구조의 소재를 개발할 수 있는 장을 열었다"고 연구의 의의를 밝혔다.

연구진은 새 기술이 차세대 전자소자는 물론이고 센서, 필터 등의 개발에도 혁신을 가져올 것으로 기대하고 있다.

[용어해설] 단결정이란 물질의 구성 입자가 규칙적으로 배열된 상태를 뜻한다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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