주름진 산화막 이용해 늘어나는 전자소자 개발

[백나영기자] 국내연구진이 주름진 산화막을 이용해 최대 20%까지 늘려도 작동할 수 있는 전자소자를 개발했다. 이번 연구로 투명하고 늘어날 수 있는 전자소자 개발 가능성이 한층 높아졌다.

기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단 이영희 단장(58세, 성균관대 교수) 연구팀은 주름진 산화막이 깨지지 않고, 최대 20%까지 늘어나는 그래핀-탄소나노튜브소자를 완성시켰다고 4일 발표했다.

탄소원자 단일층의 육각형 벌집구조로 이루어진 그래핀은 전도성과 전하이동도가 높고 향후 응용 가능성이 많아 '꿈의 신소재'로 불리며 전 세계적으로 활발히 연구되고 있다. 탄소나노튜브는 탄소로 이루어진 속이 빈 튜브 형태의 지름 2나노미터(㎚·1나노미터는 10억분의 1미터) 이하인 물질로 기존 반도체 재료인 실리콘을 대체할 전자 소자 재료로 꼽힌다.

그동안 세계 연구자들은 그래핀과 탄소나노튜브를 합성하는데 성공해 터치스크린, 투명전도전극, 고속전자소자등 다양한 응용소자에 관한 연구를 진행해오고 있다. 특히 그래핀과 탄소나노튜브의 독특한 특성을 활용해 휘어지는 전자소자에 대한 응용연구가 진행돼왔다.

그래핀과 탄소나노튜브는 우수한 전자 이동 특성과 변형에 견디는 특성이 있지만 절연막으로 사용되는 산화물이 쉽게 깨져 늘어나는 소자를 만드는데 그동안 어려움을 겪었다.

이영희 단장 연구팀은 주름진 산화막을 이용해 20%까지 늘일 수 있는 투명한 그래핀-탄소나노튜브 전자소자를 개발하는데 성공했다.

연구팀이 개발한 전자소자는 트랜지스터의 모든 부분(전극, 전자 통로, 절연막)이 변형에 견디는 재료로만 이루어져있어 세계 최초로 진정한 의미의 늘어나는 소자가 개발된 것이라 평가되고 있다. 또 모든 재료가 투명하기 때문에 완성된 소자도 80%의 투과도를 가졌다.

이영희 교수는 "이번 연구를 통해 그래핀이나 탄소나노튜브와 같은 꿈의 신소재의 전자소자로의 응용 폭이 대폭 확대됐다"며 "휘어지는 것을 넘어 늘일 수도 있는 투명한 소자와 디스플레이, 접이형 컴퓨터, 의복형 컴퓨터, 피부에 붙이는 센서 등 미래 소자로서의 무한한 활용 가능성을 열었다"고 말했다.

이번 연구 결과는 영국에서 발간하는 세계적 권위 학술지인 '네이처 머터리얼즈 (Nature Materials)' 3월호(3월 4일자 온라인)에 게재됐다.

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