▣ 그래핀ㆍ흑연 두가지만으로 화학적 합성 성공

박장웅 교수팀, 곤충표면에 붙이는 센서 구현

그래핀을 이용해 전자회로 전체를 한번에 합성하는 기술이 국내 연구자 주도로 개발됐다. 이를 이용하면 피부에 문신같이 붙이거나 곤충 표면에 붙이는 센서를 구현할 수 있다.


울산과기대 박장웅 교수(나노생명화학공학부ㆍ사진)와 남성우 박사 연구팀은 미 하버드대 찰스 리버 교수와의 공동연구를 통해 그래핀을 재료로, 전자회로 전체를 한번에 화학적으로 합성하는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.


현재의 반도체 집적회로는 실리콘기판 위에 산화막, 광민감성수지, 금속층 등을 쌓고 패턴을 새겨넣는 20단계 이상의 복잡한 공정을 거쳐 만들어진다. 또 딱딱한 실리콘과 금속을 재료로 쓰다 보니 곡면에 집적회로를 입히는 게 힘들었다.


연구팀은 탄소 원자 1개 층으로 이뤄진 나노물질인 그래핀과, 그래핀이 겹겹이 쌓여 만들어진 흑연의 특성을 이용하면 이 두가지만으로 전자회로를 만들 수 있다는 아이디어를 냈다.


그래핀은 외부 전압에 따라 저항값이 크게 달라져 외부 전압에 따라 전류를 증폭 또는 감소시키는 역할을 하는 트랜지스터 채널에 적합하고, 흑연은 면 저항이 낮고 외부 전압에 덜 민감해 기존에 금속이 주로 쓰이던 전극으로 쓸 수 있다는 게 연구팀의 설명이다. 연구팀은 소스ㆍ드레인 전극과 게이트 전극은 흑연, 채널은 그래핀으로 된 트랜지스터 회로를 설계했다.


이후 과정은 화학공정으로 이뤄졌다. 트랜지스터 회로 패턴에 맞춰 그래핀이나 흑연이 될 부분에 맞는 촉매물질을 배치해 촉매패턴을 만든 후 고온으로 탄소기체를 흘려주면 탄소가 촉매에 녹아 들어간다. 이후 냉각시키면 촉매 표면에 그래핀이나 흑연이 만들어진다.
오늘의 추천주 보기

구리 촉매 위에는 그래핀이, 니켈과 코발트 위에는 흑연이 쌓여 이를 떼어내면 그대로 그래핀 전자회로가 되는 것이다. 이렇게 만든 전자회로는 얇고 자유자재로 구부릴 수 있으며 투명하다. 또 물 위, 곤충 표면, 동전 등 다양한 곳에 붙일 수 있고, 센서로도 쓰일 수 있다. 이 기술을 이용하면 생체에 일종의 전자문신 같이 회로를 붙일 수도 있다는 설명이다.


박장웅 교수는 "이 공정을 이용해 물의 산성도를 측정할 수 있는 센서를 만드는 데도 성공했다"며 "그러나 실제 측정에 이용하려면 전원소스와 더 많은 전자회로를 넣는 등 후속연구가 필요하다"고 말했다.

이 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 일반연구자지원사업의 지원을 받아 이뤄졌으며, 연구결과는 과학전문지 `네이처'의 대표적인 자매지인 `네이처 머티리얼스'지 온라인판에 21일자로 게재됐다.




URL : http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat3169.html


<출처>디지털타임스, 2011-11-23 外

Posted by TopARA
,