연세대학교 손장엽 박사, 권준영 학생 등을 포함한 이관형 교수 연구진이 원자 한 층 두께의 그래핀 위에 전자회로를 그릴 수 있는 기술 구현에 성공했다. 그래핀을 또 다른 2차원 물질인 육각질화붕소로 감싼 구조에 직접 금속 전극을 형성할 수 있어, 그래핀의 전기적 특성이 월등히 좋아지는 구조에 쉽게 전극을 형성할 수 있었다. 

그래핀은 0.34나노미터의 두께로, 투명하고 유연하다. 게다가 전기전도성이 실리콘보다 100배 이상 높고, 강철보다 200배 이상 강한 차세대 신소재이다. 이관형 교수 연구진은 그래핀을 십자형태로 두고, 육각질화붕소로 각각 감싼 후에, 제논가스를 흘려보냈다. 이때, 육각질화붕소에 구멍을 뚫고 금속을 채워 넣으면, 금속이 그래핀을 통해서 서로 연결되게 된다.

[이미지 제공=이관형 Atomically...heterostructures논문, 저작권자로부터 이미지 사용 허락을 받음]

이관형 교수 연구진은 전기적으로 그래핀을 제어하는 것보다 2차원 물질을 적층한 이종구조에 효율적인 패터닝 및 금속 컨텍 방법을 개발하는 데 중점을 두어 연구를 진행했다. 2차원 물질은 두께가 매우 얇아서 가로 세로만 존재하는 물질을 말한다. 앞서 언급한 기술을 적용하면, 2차원 물질에서 층을 효과적으로 연결할 수 있게 된다. 

연구에 참여하고 직접 인터뷰를 진행한 류희제 연구원은 "원래는 3차원 집적 회로를 구현하여 2차원 물질로만 이루어진 플렉서블 투명 회로를 제작하고자 하였지만 이는 연구 중에 있고, 이 기술을 적용해서 2차원 물질로 만들 수 있는 새로운 소자를 찾지 못하여 아쉬움이 남았다"고 한다.

▲연구진이 층을 합칠 때 쓰는 즉, 2차원 물질을 만드는 기구

[이미지 촬영=대한민국청소년기자단 9기 백광렬기자]

[대한민국청소년기자단 IT·과학부=9기 백광렬기자]