▲ ▲그래핀 모식도. ▲그래핀 모식도

그래핀을 이용한 박막 트랜지스터 개발이 활발하다.

특허청(청장 김호원)은 지난 16일 꿈의 신소재로 알려진 그래핀(graphene)과 관련된 박막 트랜지스터의 특허 출원이 최근 급증하고 있다고 밝혔다.

그래핀(graphene)은 전도성이 우수하고 잘 휘어지는 특성이 있어 TV 화면을 볼 수 있는 △투명 유리창 △플렉시블 디스플레이 △전자종이 △입는 컴퓨터 등의 각종 전자소자에 이용 가능해 그 응용분야가 무궁무진 하다.

특허청에 따르면, 최근 5년간 그래핀(graphene)을 이용한 트랜지스터의 국내 특허 출원을 조사한 결과, 2007년 1건에 불과하던 출원이 2008년 5건, 2009년 9건, 2010년 31건, 2011년 37건으로 최근 2~3년 사이에 급격히 증가한 것으로 조사되고 있다.

그동안 실리콘 반도체의 미세 가공기술과 데이터 처리속도의 한계를 극복하기 위해 학계 및 산업계에서는 실리콘을 대체할 수 있는 새로운 물질로 그래핀을 연구·개발하는데 열을 올려 왔다.

특히 최근 국내 대기업 연구소에서 상용성을 갖춘 새로운 구조의 그래핀 트랜지스터를 발표하면서 관련 기술 특허출원이 더욱 증가할 것으로 내다보고 있다.

출원인별로는 △삼성전자 32건 △각 대학 내 산학협력단 26건 △한국과학기술원 6건 등으로 삼성전자와 대학 내 산학협력단의 특허출원이 대다수를 차지하고 있다.

또한 최근 5년간 국가별 출원을 보면 △우리나라 77건 △미국 49건 △일본 9건으로 조사돼 반도체 강국인 우리나라가 그래핀을 이용한 트랜지스터의 개발에도 적극 나서고 있음을 보여주고 있다.

특허청 관계자는 “국내 대기업에서 미래 반도체의 주역인 그래핀을 이용한 트랜지스터 상용화의 새로운 길을 열어가고 있고, 이에 맞추어 산·학·연의 연구 결과가 특허출원으로 확대될 것으로 전망한다”고 밝혔다.

◇ 그래핀(Graphene)

그래핀은 탄소를 6각형 벌집모양으로 층층히 쌓아올린 형태를 갖는 흑연에서 가장 얇게 한 겹을 떼어낸 것과 같은 나노물질로 2차원 평면형태를 가지고 있다.
두께는 0.2nm, 즉 100억분의 2m 정도로 엄청나게 얇으면서 전기적, 기계적, 화학적인 특성이 매우 안정적이고 뛰어날 뿐 아니라 전도성이 우수한 물질로서 실리콘보다 100배 빠르게 전자를 이동시키며, 구리보다도 약100배의 전류를 흐르게 할 수 있다.
또한, 그래핀은 광투과율과 탄성력이 우수한 신소재로서 가벼운 원소인 탄소만으로 이루어져 1차원 또는 2차원의 나노패턴을 가공하기가 쉽다. 이를 활용하면 그래핀의 반도체-도체 성질을 조절할 수 있을 뿐 아니라 탄소가 가지는 화학결합의 다양성을 이용해 △투명 디스플레이 △초고속 반도체 △고효율 태양전지 △센서 △이차전지의 에너지 저장소자 등 광범위한 기능성 소자의 제작도 가능하다.