아주대학교와 인하대학교가 공동으로 음이온을 이용해 저항을 조절하는 동시에 수소를 발생시키는 ‘그래핀 촉매 다이오드 소자’를 개발했다. 수소를 이용한 에너지원 개발이나 화학센서 등 다양한 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
아주대와 인하대는 서형탁 아주대 에너지시스템학과·신소재공학과 교수와 정기중 인하대 환경공학과 교수가 공동으로 ‘그래핀 촉매 다이오드 소자’를 개발하는데 성공, 최근 네이처 출판그룹에서 발행하는 사이언티픽리포트지 온라인 판에 연구결과를 게재했다고 16일 밝혔다.
연구팀이 개발한 새로운 다이오드는 p형 반도체인 환원그래핀산화물(RGO)과 n형 실리콘 반도체를 접합시킨 형태다. 탄소 단일 원자층을 여러 겹으로 쌓은 3~5나노미터 두께의 초박막 구조 RGO를 사용했다.
이 소재는 전압과 전류량이 비례하지 않는 특이한 현상을 보인다. 1V 미만 전압에서는 전류가 증가하지만 1V와 4V 사이에서는 일정한 수준으로 유지되고, 4V를 넘어서면 전류량이 증가하는 ‘다 저항 다이오드’ 특징을 보인다.
또 4V 이상에서 발생하는 핫전자가 RGO 표면의 수분을 전기화학적으로 분해해 수소와 수산화음이온을 생성한다.
서형탁 아주대 교수는 “이번 연구는 하나의 다이오드로 저항을 마음대로 조절해 전류를 제어하는 일종의 다중 스위치 기능을 할 수 있음을 보인 것”이라며 “추후 IT집적소자나 고감도 화학센서 분야 등에 적용할 수 있고, 적은 에너지로 물을 분해해 수소를 생성할 수 있어 새로운 에너지원 개발에도 이용할 수 있다”고 설명했다.
김순기기자 soonkkim@etnews.com
