그래핀 전자소자 상용화 길 넓혔다

물을 쓰지 않고 그래핀을 원하는 기판으로 옮겨 붙이는 공정이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 물에 민감한 기판에도 그래핀을 부착할 수 있게 됐다.

조길원 포스텍 교수(화학공학과)와 김현호 연구원, 정윤영 박사 연구팀은 물을 쓰는 대신 사각형 틀에 그래핀을 올린 후 질소가스 압력을 이용해 기판 원하는 위치에 올리는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

그래핀을 전자소자로 만들려면 원자 한겹 두께의 그래핀을 손상 없이 원하는 기판에 옮겨 붙이는 힘든 과정을 거쳐야 한다. 그동안은 그래핀이 찢어지거나 접히는 문제를 방지하기 위해 표면장력이 큰 물을 사용해 왔다. 그렇다 보니 물에 영향을 받는 기판에는 쓸 수 없다는 한계가 있었다.

연구팀은 고분자 지지층으로 그래핀을 코팅한 후 물에 띄우고 임시 기판에 전사시키고 나서, 물을 완전히 말린 다음 최종 기판에 다시 전사하는 공정을 구현했다. 최종 기판으로 옮기는 과정은 그래핀을 사각 틀에 올린 후 내려놓고자 하는 곳에서 질소가스 압력을 가해 뜯어내는 방식을 이용한다.

이 방법은 그래핀 전사 방식에서 문제가 됐던 물의 영향을 없앴을 뿐 아니라 그래핀 트랜지스터가 약 80%의 높은 상대습도에 노출됐을 때에도 고성능을 유지하는 것으로 확인됐다.

연구팀은 "그래핀 트랜지스터의 안정성과 기계적 특성을 향상시키는 방법을 제시함으로써 그래핀 전자소자뿐 아니라 고성능 유연 전자소자 상용화에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

이 연구는 미래창조과학부 글로벌 프론티어 사업을 통해 이뤄졌으며, 연구결과는 재료과학분야 국제학술지인 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)' 28일자 표지논문으로 실렸다.

안경애기자 naturean@