▲ 그래핀이 코팅된 3차원 실리콘 기판.

국내 연구진이 그래핀을 3차원 입체구조에 코팅할수 있는 기술을 개발해 부도체의 표면을 금속으로 바꾸는등 다양한 고성능을 지닌 전자소재 개발에 큰 도움이 될 것으로 보인다.

한국연구재단(이사장 정민근)은 안종렬 성균관대학교 연구팀이 0.25 나노미터 두께의 그래핀을 3차원 입체구조의 실리콘 기판에 코팅 시키는 기술을 최초로 개발하였다고 지난3일 밝혔다.

최근 옆으로 성장시키는 소자들을 위로 쌓아 집적도를 높여 크기를 줄이고, 기능을 향상 시킬수 있는 3차원 구조의 전자소자 연구가 활발하다.

그래핀 역시 유연성과 높은 전기전도도를 그대로 부여한 3차원 전자소자 개발이 진행중이지만 그래핀은 입체모양으로 만들면 금방 평면으로 복원되는 불안정성과 입체적 모양위에 코팅시 찢어지는 문제가 있었다.

이에 연구진은 화학기상증착법으로 그래핀을 구리박(Cu foil)에 0.25nm 두께로 성장시키고 그 위에 피엠엠에이(PMMA)를 코팅한 후 구리를 녹여낸다.

이것을 3차원 기판으로 옮긴다은 PMMA를 충분히 많이 추가하고 액체상태로 만들면 중력에 의해 자연스럽게 기판에 스며드는데 이와 동시에 그래핀도 찢기거나 들뜨지 않고 기판의 입체모양으로 달라붙게 된다. PMMA는 고열로 제거한다.

연구진은 개발한그 래핀의 3차원 입체 코팅 기술은 현재 개발되고 있는 다양한 3차원 실리콘 전자소자의 소재와 융합해 보다 뛰어난 성능을 가진 3차원 전자소자를 개발하는 데 크게 기여할 것으로 보인다고 밝혔다.

또한 본기술은 그래핀과 같은 2차원 소재인 질화붕소(h-BN), 흑린(BP), 몰리브덴 설파이드(MoS2) 등에도 적용 가능할 것으로 기대된다고 밝혔다.

안종렬 교수는 “이번 연구는 최근 개발되고 있는 그래핀과 같은 2차원 물질을 적용한 신기능성 3차원 전자소자, 에너지소자 등을 개발하는데 크게 기여할 것으로 보인다.”라고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 지원하는 중견연구자지원사업을 통해 수행하였으며, 연구결과는 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 '나노스케일(Nanoscale)' 온라인판 10월 29일자에 게재되었다.