그래핀 능가 이차원 구조체 개발

실리콘반도체보다 성능 100배 우수

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그래핀 능가 이차원 구조체 개발

국내 연구진이 꿈의 소재라 불리는 그래핀을 능가하는 새로운 2차원 구조체를 합성하는 데 성공했다.

백종범 UNIST(울산과학기술대) 교수(에너지·화학공학부·사진)팀은 화학적 합성을 통해 그래핀과 달리 일정한 구멍이 있으면서 탄소와 질소가 일정한 비율로 있는 새로운 2차원 구조체 'C2N-h2D 크리스탈'을 개발했다고 8일 밝혔다.

현재 반도체 재료로 사용되는 실리콘은 공정이 미세해질수록 성능을 높이는 게 한계가 있어 이를 보완하기 위해 비슷한 성질을 가진 탄소 물질들이 주목받기 시작했다. 그 중 그래핀은 고유성질이 우수해 실리콘을 대체할 물질로 주목받아 왔다.

그래핀은 현존하는 물질 가운데 열과 전기가 가장 잘 통하지만, 전자가 존재할 수 없는 '밴드갭(band gap)'이 없는 도체이기 때문에 전류의 흐름을 통제할 수 없어 반도체로 응용하는 데 한계가 있었다. 그래핀을 반도체 소자로 이용하려면 밴드갭을 넓혀 전류 흐름을 신속히 통제할 수 있어야 하는데 이런 성능은 '점멸비'라는 전기적 반응속도로 확인 가능하며, 점멸비가 높을수록 전류 흐름을 통제하는 능력이 우수하다.

연구팀이 개발한 새로운 2차원 구조체의 구조와 성능을 평가한 결과 그래핀과 달리 밴드갭이 있으면서 점멸비가 107으로 최적화된 실리콘 반도체보다 100배나 우수한 것으로 나타났다.

백종범 교수는 "꿈의 물질로 불리는 그래핀의 한계를 넘는 새로운 물질로 그래핀보다 훨씬 많은 응용분야가 예상된다"고 말했다.

연구에는 UNIST 신형준 교수(신소재공학부), 박노정 교수(자연과학부)와 포스텍 오준학 교수(화학공학부)가 참여했으며 연구결과는 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications) 6일자에 게재됐다.

백나영기자 100na@dt.co.kr



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