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그래핀 '스스로' 쑥쑥 큰다고?

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2014년 02월 25일 18:00 프린트하기

천승현 교수 - 세종대 제공
천승현 교수 - 세종대 제공

  국내 연구진이 복잡한 그래핀 공정을 간단하게 하는 기술을 개발해 주목받고 있다.

 

  세종대 물리학과 그래핀연구소 천승현 교수와 서울대 재료공학부 윤의준 교수 공동연구팀은 그래핀을 LED 기판 위에서 직접 성장시키는 기술을 개발하는데 성공했다고 24일 밝혔다.

 

  그래핀은 육각형 구조의 탄소 원자들이 평면에 배열된 물질로, 투명하고 유연할 뿐 아니라 실리콘보다 100배가량 빠르게 전류를 통과시켜 ‘꿈의 소재’로 불린다.

 

  문제는 구리판 위에서 그래핀을 성장시킨 후 원하는 기판으로 옮기는 과정을 반드시 거쳐야 한다는 것. 메타크릴 수지(PMMA)로 그래핀을 코팅해 구리를 녹인 뒤 다시 PMMA를 그래핀과 분리시키는 공정이 번거로울 뿐 아니라 불순물이 남아 그래핀 성능을 떨어뜨리기도 한다.

 

  연구팀은 ‘플라즈마 CVD’ 기술로 이런 문제를 해결했다.

 

  구리판 성장 방식은 1000도 가까이 달궈진 구리판에 메탄(CH4)을 뿜어 수소(H)를 분리하고 탄소(C)만 남겨 그래핀을 성장시키는 기법이다. 반면 플라즈마 CVD 기술은 메탄 분리 작업을 고온이 아닌 19메가헤르츠(Mhz)에 해당하는 코일을 감아 발생시킨 플라즈마로 대신하기 때문에 구리판에서 만들어 옮기는 과정을 생략하고 곧바로 원하는 소자 위에서 성장시킬 수 있다.

 

플라즈마CVD 개념도 - 세종대 제공
플라즈마CVD 개념도 - 세종대 제공

  연구팀은 플라즈마 CVD 기술을 이용해 LED 기판 위에서 성장시킨 그래핀을 기존 방식으로 얻은 그래핀과 비교해본 결과, 상대적으로 더 낮은 전압으로도 밝은 빛을 얻을 수 있다는 사실을 확인했다.

 

  천 교수는 “구리판을 이용한 그래핀 공정은 손이 많이 가는 번거로운 작업”이라며 “플라즈마를 이용하면 LED 기판뿐 아니라 다른 여러 기판에도 그래핀이 잘 달라붙어 편리하다”고 말했다.


전준범 기자

bbeom@donga.com

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