그래핀 입체코팅 기술 개발…3차원 전자소자 개발 기여

▲안종렬 성균관대 물리학과 교수

[에너지경제신문 서양덕 기자] 국내 연구진이 원자 1개 두께인 그래핀을 3차원 입체구조 실리콘 기판에 코팅하는 기술을 개발, 고성능 3차원 전자소자 개발의 돌파구를 마련했다.

성균관대 물리학과 안종렬 교수팀은 구리박막 위에 그래핀을 성장시키고 그 위에 고분자물질을 코팅한 다음 구리박막을 녹여내고, 이것을 3차원 기판 위에 옮겨 그래핀만 코팅하는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

상용화된 실리콘 기반의 전자소자들은 2차원 평면구조여서 집적도를 높이는 데 한계가 있다. 이에 따라 최근 전자소자를 위로 쌓을 수 있는 3차원 구조로 만드는 연구가 활발히 진행되고 있다.

3차원 전자소자 구현하는 물질로 탄소 원자들이 6각형 벌집모양으로 결합해 원자 한 층 두께(0.25㎚)의 유연한 전도성 막을 이루는 그래핀이 주목받고 있다.

그러나 그래핀은 입체 모양으로 만들면 바로 평면으로 복원되는 불안정성이 있고 입체적인 모양에 코팅하면 찢어지는 등 3차원 입체에 적용하는 데 문제가 있다. 연구진은 이 연구에서 그래핀을 복잡한 3차원 구조의 기판에 온전히 코팅하는 기술을 개발했다.

연구진은 "그래핀이 찢어지거나 들뜨지 않고 기판의 입체 모양에 달라붙었다"며 "이 3차원 그래핀 코팅 기술을 현재 개발되고 있는 다양한 3차원 실리콘 전자소자 소재와 융합, 고성능 3차원 전자소자 개발에 기여할 것"이라고 설명했다.

또 "이 기술은 그래핀과 같은 2차원 소재인 질화붕소(h-BN), 흑린(BP), 황화몰리브덴(MoS2) 등에도 적용할 수 있을 것"이라고 연구진은 덧붙였다.

안종렬 교수는 "이 연구는 최근 개발되고 있는 그래핀 같은 2차원 물질을 적용한 신기능성 3차원 전자소자, 에너지소자 개발 등에 크게 기여할 것"이라며 "후속으로 그래핀 3차원 코팅 기술을 3차원 전소자 구현에 적용하는 연구를 할 계획"이라고 말했다.

한국연구재단 중견연구자지원사업으로 수행된 이 연구 결과는 나노과학분야 국제학술지 ‘나노스케일’(Nanoscale. 10월29일자) 온라인판에 게재됐다.