IBS 제공
기초과학연구원(IBS) 원자제어저차원전자계연구단 김근수 교수, 김지민 연구원, 연세대 최형준·이연진 교수 연구팀은 포스포린의 밴드갭(물질 고유의 물리량) 크기를 자유자재로 제어하는 기술을 개발하는 데 성공했다고 13일 밝혔다.
포스포린은 인(P) 원자로 된 흑린의 표면 몇 개층을 떼어낸 2차원 물질로, 머리카락 굵기의 10만분의 1 수준인 0.5나노미터(㎚) 두께의 박막구조를 지닌다. 그래핀과 유사한 육각형 벌집 형태의 원자 배열을 가지고 있으나, 변형이 어려운 그래핀과 달리 한 방향으로 주름이 규칙적으로 배열돼 있어 외부압력이나 전기장에 의해 물성을 제어하기 용이하다.
연구팀은 포스포린의 표면에 칼륨 원자를 흡착시켜 수직 방향으로 자기장을 만들어 밴드갭 값(0∼0.6)에 변화를 주는 데 성공했다. 또 포스포린의 밴드갭이 '0'이 될 때 그래핀과 유사하게 우수한 전도성을 갖는 것을 확인했다.
이와 달리 그래핀은 밴드값이 거의 '0(제로)'에 가까워 전기적 신호에 의해 전류의 흐름을 제어할 수 없어 차세대 반도체 소자로 활용하는 데 한계가 있었다.
연구팀은 포스포린의 밴드갭을 조절해 상용화된 트랜지스터를 제작했다. 이 연구결과는 세계적 학술지 '사이언스지(14일자)'에 실렸다.
김근수 교수는 "그래핀 상용화의 고질적 문제점인 밴드갭을 해결하고, 그래핀의 장점은 살리면서 단점을 극복하는 연구결과라는 점에서 향후 2차원 반도체 물질연구의 중심이 그래핀에서 포스포린으로 바뀌는 전환점이 될 것"이라고 말했다.대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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