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그래핀 성장, 방향성 없는 기판에서 가능해져

질과 생산성 모두에서의 성장 기대

그래핀 성장, 방향성 없는 기판에서 가능해져 - 다아라매거진 기술이슈
탄화규소 기판 위의 비정질 필름 위에서 제작된 단방향의 그래핀을 주사 투과 전자 현미경(Scanning transmission electron microscopy) 으로 본 그림


탄소원자로 이루어진 그래핀은 전기전도성, 열전도성, 투명성 등의 우수한 물성으로 인해 꿈의 나노물질로 여겨진다. 오늘날 그래핀의 성장 방법으로는 그래핀의 질이 낮아지거나, 다른 기판으로 옮기기 쉽지 않아 생산성이 낮은 한계가 있었다.

이에 그래핀의 질과 생산성, 두 마리 토끼를 모두 잡는 성장 방법이 제시됐다. 안종열 교수(성균관대학교) 연구팀이 방향성이 존재하지 않는 기판인 비정질 박막 위에서 한 방향만 가지는 그래핀을 성장시켰다고 한국연구재단은 밝혔다.

연구팀은 비정질 박막 위에서 그래핀을 성장시킴으로써, 질적 우수성을 높이고 다른 기판으로의 전이도 용이하도록 했다.

비정질의 탄화규소 위에 팔라듐을 증착시키고, 남은 탄소들이 그 위에 자연스럽게 단방향을 가진 그래핀으로 성장되도록 유도했다. 그래핀을 포함한 한 방향의 단결정 물질을 성장시키기 위해서 사용되는 기판도 단결정이어야 한다는 일반적인 통념을 깬 것이다.

안종열 교수는 “이 연구는 세계 최초로 ‘비정질 박막에서 단결정 그래핀을 성장’시킴으로써, 그래핀을 포함한 다양한 단결정 성장 방법론 개발에서의 근본적인 한계를 극복했다”라고 연구의 의의를 밝혔다.

이 연구결과는 같이 방향성이 존재하지 않는 기판 위에서 단방향의 그래핀 성장 방법을 개발한 것이다. 그래핀이 전기적 특성을 가지지 않는 비정질 위에 있음으로써 그동안 에피택시 성장 방법에서 문제가 되었던 전이 방법에도 큰 효과가 있다는 것을 확인했다.

전이가 쉬운 애피택시한 그래핀을 이용하여 자기적 특성, 광학 특성, 초전도 현상, 전자구조 현상, 전기적 현상 등 그래핀의 질이 중요하고 기판에 자유로운 물성들을 후속연구로 이어질 것으로 연구진은 기대하고 있다.
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