반도체 위에 성장한 단결정 그래핀’신기술 개발
단결정 그래픽 합성 원천기술 세계 첫 개발
성대-삼성전자 공동연구팀 논문, "Science"게재
국내 연구진이 꿈의 신소재로 불리는 그래핀을 반도체 위에 대면적의 단결정으로 대량생산할 수 있는 획기적인 원천기술을 개발, 그래핀 연구 및 응용범위 확산에 새로운 전기를 마련한 것으로 알려졌다.
성균관대학교(총장 김준영)는 4일 공과대학 신소재공학부의 황동목교수, 이재현박사 등 성균관대 연구팀이 삼성전자종합기술원 나노일렉트로닉스랩(랩장 황성우전무)과 공동으로 반도체 웨이퍼 위에 대면적의 단결정 그래핀을 반복적으로 합성하는 원천기술을 세계 최초로 개발하여 사이언스(Science)에 게재될 것이라고 밝혔다. 또한 연구결과의 중요성을 인정받아 ‘사이언스 온라인 속보(Science Express)’ 4월 4일자(한국시간)로 소개된다고 덧붙였다.
그래핀은 판상 구조인 흑연(Graphite)의 가장 얇은 한 층으로 이루어진 탄소나노물질로, 현재 가장 많이 사용되는 반도체 소재인 실리콘에 비해 100배 이상의 전자이동도를 가지고 있으며 강철보다 강한 강도와 열전도성을 가지고 있고 신축성이 매우 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기전도성이 유지되는 성질이 있어 차세대 전자소자인 플렉시블 디스플레이, 웨어러블 전자 소자 등에 활용할 수 있는 ‘꿈의 신소재’로 부각되고 있다.
기존 대면적 그래핀은 다결정으로 합성되어 전기적, 기계적 성질이 저하되는 근본적인 문제점이 있어 응용범위가 제한되어 왔다. 하지만, 지난 수십년간 단결정 반도체 물질인 실리콘 웨이퍼가 점차 그 면적을 키우면서 현재의 반도체산업을 이끌어 온 것에서 볼 수 있듯이, 반도체산업 등 미래 IT분야에서 그래핀의 실질적인 상용화를 이루기 위해선 단결정 그래핀을 대면적으로 대량생산할 수 있는 기술의 개발이 필수적이다.
이번 성과는 세계최초로 기존의 반도체웨이퍼 위의 전체 면적에서 단결정 그래핀을 반복적으로 합성하는 원천기술을 개발한 것으로, 그래핀의 상용화를 크게 앞당긴 중요한 연구 성과로 평가된다.
황동목 교수는 이번 성과는 “반도체위에 성장한 단결정 그래핀에 대한 대량생산 원천기술을 개발한 것으로 반도체, 디스플레이 등 그래핀 수요산업분야에서의 우수한 국내산업역량과 결합하면 그래핀을 이용한 미래 IT산업혁신에 한걸음 더 나갈 수 있을 것”이라고 전망했다.
이 연구는 미래창조과학부가 추진하는 리더연구자지원사업(창의적연구진흥사업) 및 융합분야 선도연구센터지원사업의 지원을 받아 수행됐다.