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꿈의 신소재 '그래핀' 고품질로 여러 층 쌓는 합성법 개발

  • 작성자 : 기선예
  • 작성일 : 20-07-28 05:59
  • 조회수 : 91
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IBS·삼성종기원 "반도체 고집적 전극 등에 활용"

구리-실리콘 합금 기판을 통한 다층 그래핀 성장 모식도
[IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]


(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 기초과학연구원(IBS)은 나노구조물리연구단 이영희 단장과 삼성종합기술원, 부산대 공동 연구팀이 고품질의 4층 짜리 그래핀을 합성하는 데 성공했다고 28일 밝혔다.

그래핀은 흑연의 한 층에서 떼어낸 2차원 물질로, 전기·화학적 특성이 우수해 반도체 분야 '꿈의 신소재'로 불린다.

하지만 밴드갭(전자의 에너지 차이)이 없어 반도체 소재로 활용하기 어렵다.

그래핀을 여러 층으로 쌓으면 집적 회로를 소형화할 수 있고 밴드갭도 조절할 수 있다.

연구팀은 처음으로 고품질의 다층 그래핀을 단결정으로 성장시키는 합성법을 개발했다.

4층 짜리 그래핀의 전자현미경 사진
[IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]


단결정은 구성 원자의 배열과 배향이 규칙적인 형태로 다결정보다 열·전기 전도도 등이 우수하다.

화학기상증착법(CVD)을 이용해 다층 그래핀을 합성하기 위한 다양한 시도가 있었지만, 품질을 균일하게 성장시키기 어려웠다.

화학기상증착법은 금속 박막 기판 위에 메탄 등 기체를 주입, 기판을 촉매로 해 그래핀 박막을 성장시키는 방법이다.

기체 상태의 원료가 금속 기판을 만나 분해되고, 분해된 탄소들이 다시 결합하면서 그래핀이 만들어지는 원리이다.

연구팀은 우선 구리-실리콘 합금 기판을 만든 뒤 메탄 가스를 주입, 메탄의 탄소 원자와 실리콘 원자가 구리 표면에 균일한 '실리콘-탄소' 층을 만들도록 했다.

이를 통해 구리-실리콘 합금의 탄소 용해도를 높임으로써 균일한 4층의 그래핀을 합성했다.

메탄 농도에 따라 층수 조절도 가능하다고 연구팀은 설명했다.

이영희 단장은 "대면적의 고품질 그래핀을 4층까지 합성한 연구는 이번이 처음"이라며 "구리 전극을 대체할 반도체 고집적 전극 등으로 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 나노테크놀로지'(Nature Nanotechnology) 이날 자에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr

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28일 우리나라는 남북으로 오르내리는 정체전선의 영향을 받겠다. 전국 대부분 지역에서 비가 내리겠다. /더팩트 DB

제주도·남해안 30~45km/h 강풍

[더팩트ㅣ장병문 기자] 화요일인 28일 전국 대부분 지역에서 비가 내리겠다.

기상청에 따르면 우리나라는 남북으로 오르내리는 정체전선의 영향을 받겠다. 정체전선에 의해 전국 대부분 지역에 비가 내리겠으며 비는 내일까지 이어지겠다.

특히 남해안은 새벽까지 돌풍과 천둥·번개를 동반한 시간당 30~50mm의 매우 강한 비가 오는 곳이 있겠다.

28일까지 예상 강수량은 서울과 경기, 강원 북부는 10~40mm, 충북남부와 남부지방은 50~150mm, 강원남부와 충남, 충북북부, 제주도, 울릉도·독도 등은 30~80mm가 되겠다.

새벽 사이 제주도와 남해안에는 바람이 30~45km/h로 강하게 부는 곳이 있어 시설물 관리와 안전사고에 유의해야겠다.

대부분 해상에서 돌풍을 동반한 천둥·번개가 치는 곳이 있겠고, 전해상에 안개가 끼는 곳이 있겠다. 해상 안전에 각별히 신경써야 겠다.

강원산지에는 가시거리 1km 미만의 안개가 끼는 곳이 있겠고, 비가 오는 지역에서는 도로가 미끄러운 곳이 많겠다.

아침 최저기온 20~23도, 낮 최고기온 23~29도가 되겠다.

공기 질은 원활한 대기 확산과 강수의 영향으로 청정할 것으로 예상된다. 미세먼지 농도는 전 권역이 '좋음' 수준을 보이겠다.

jangbm@tf.co.kr



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