세상에서 가장 큰 단결정, 단일원자층 그래핀이 세계 처음 개발됐다.
김지환·박홍식 IBM 왓슨연구소 박사는 `매직 머티리얼(Magic Material)`이라 불리는 그래핀의 단일 원자층을 웨이퍼 크기 단결정으로 만드는 데 성공했다고 24일 밝혔다.
이 연구 결과는 지난 15일자 사이언스에 게재됐다.
그래핀은 전자를 실리콘보다 200배 이상 빠른 속도로 흘릴 수 있기 때문에 차세대 트랜지스터 물질로 주목받아 왔다. 하지만 그래핀에 기반을 둔 디바이스 양산을 위해서는 웨이퍼 크기의 단일원자층 단결정 특성을 유지해야 하는데 아직까지는 아무도 실현하지 못했다.
IBM 연구팀은 실리콘 카바이드 기판에 형성시킨 고품질 그래핀을 100%에 가까운 수율로 떼어낸 후 그래핀에 원치 않게 남은 한 층 이상의 그래핀을 정밀하게 제거해 4인치 지름 단결정 단일원자층 그래핀을 만드는 데 성공했다.
연구팀은 실리콘 카바이드 기판을 반복적으로 재사용하는 방법을 찾아 고품질 그래핀 필름 제조비용도 크게 개선했다.
이 연구를 주도한 김지환 박사는 홍익대와 서울대를 나온 뒤 미국 UCLA에서 재료공학 전공으로 박사 학위를 받았다. 지난해엔 특허 및 발명 공로를 인정받아 IBM 마스터 발명자(Master Inventor)로 선정됐다.
경북대를 나온 뒤 미국 브라운대학에서 전자공학 전공으로 박사 학위를 받은 박홍식 박사는 지난해 카본나노튜브 연구로 네이처 나노테크놀로지에 논문을 게재하기도 했다.
김지환 박사는 “그래핀은 전기적, 광학적, 기계적 성질로 고주파 트랜지스터나 광검출기, 휘는 디바이스, 바이오 센서 등의 재료로 각광받고 있다”며 “이번 연구결과는 그래핀에 기반을 둔 디바이스 성능 향상과 상용화에 크게 기여할 것”이라고 말했다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com
