포스텍 이후종 교수팀, 그래핀 전류 흐름 미세제어 성공
전압게이트를 이용해 구현된 전도채널과 그래핀 고유 전도도
[대전=일요신문] 박하늘 기자 = 국내연구진이 ‘꿈의 신소재’라고 불리는 그래핀을 전자이동도가 높은 정밀 전자소자로 만들수 있는 새로운 원천기술을 확보했다. 연구팀은 이번 연구성과로 그래핀을 이용한 신개념 소자개발이 가능할 것으로 기대하고 있다.
미래창조과학부는 포스텍 이후종 교수팀이 밴드갭이 없는 그래핀에서도 게이트 전압만을 조정해서 전류의 흐름을 미세제어하는 기법을 개발했다고 28일 밝혔다.
그래핀은 전자이동도가 매우 높고 상온에서 구리보다 전기가 잘 통해 차세대 전자소재로 평가받고 있다. 그러나 그래핀은 밴드갭(가전자대와 전도대 사이에 위치하는 전자상태 밀도가 제로로 되는 에너지 대역)이 없어 전기가 잘 통해 전류제어가 어렵고 이로인해 반도체 소재로서 활용하는데 한계가 있었다. 그래핀을 전자소재로 활용하기 위해서는 전류의 미세경로를 정밀제어하는 기법이 필요했다.
연구팀은 일본 물질재료연구소와 공동으로 육방정계 질화붕소 결정 박막 사이에 그래핀을 삽입, 전자이동도가 매우 큰 그래핀을 제작하고 그래핀 면의 위와 아래에 이중 게이트 전압을 걸어 좁은 경로에서 전기의 흐름이 주변보다 훨씬 커지도록 조절해 수십 나노미터의 폭을 가진 전도채널을 구현했다. 연구팀은 이 가장자리에서 일어나는 불규칙한 전자산란이 없어 그래핀의 고유한 전도 특성이 그대로 유지됨과 동시에 전류가 게이트 전압에 의해 형성된 수십 나노미터의 좁은 경로로만 흐른다는 사실을 확인했다.
연구팀은 이번 연구성과로 그래핀의 고유한 전도 특성을 유지한 채 전류가 흐르는 것을 이용, 다양한 기능을 가진 탄도성 소자 응용기술과 신개념 소자개발이 가능할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 피직스(Nature Physics)’ 6월20일자에 게재됐다.
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