[에너지경제신문 천근영 기자] ‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀을 전기적으로 제어하는 방법이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 구현됐다.
연세대는 이 대학 신소재공학과 홍종일 교수 연구팀이 비파괴 수소 플라즈마 처리 방법을 응용해 그래핀을 진성반도체 수소화그래핀으로 합성, 트랜지스터로 만드는 데 성공했다고 10일 밝혔다.
흑연의 표면층에서 떼어낸 탄소나노물질인 그래핀은 전기적·화학적 특성이 우수해 ‘꿈의 신소재’로 불리지만, 전자의 에너지 차이인 밴드갭이 없어 반도체 소자로 이용하기 어려웠다.
연세대에 따르면 지난 10년간 그래핀을 이용한 반도체를 만드는 데 노벨상 수상자를 포함한 여러 연구팀이 매달렸으나 누구도 성공하지 못했다.
비파괴 수소 플라즈마 처리 방법에서 많은 노하우를 쌓은 홍 교수 연구팀은 이 기술로 그래핀 표면에 물리적인 결함을 내지 않으면서 수소 원자를 화학적으로 결합해 수소화그래핀으로 만들었다.
여기에 결합하는 수소의 양을 조절해 수소화그래핀에 밴드갭을 줄 수 있다는 점을 규명해냈다.
홍 교수는 "이번 성과는 이론적으로만 가능하다고 여겨졌던 그래핀 기반의 전자소자 시대를 앞당길 기술혁신"이라고 자평하면서 "앞으로 탄소 원자만으로 이루어진 이차원 평면의 전자회로 소자를 개발할 수 있게 됐다"고 말했다.
미래부와 산업부의 지원으로 이뤄진 이번 연구 결과는 권위 있는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications)에 게재됐다.
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