‘꿈의 물질’ 그래핀 반도체 상용화 가능성

아주경제 권석림 기자= 탄소나노물질인 ‘그래핀’에서 반도체 핵심특성이 확인돼 작고 빠른 반도체 전자소자의 개발 가능성이 열렸다.

22일 교육과학기술부와 한국연구재단은 김근수 로렌스버클리 국립연구소 박사와 염한웅 포항공대 교수가 그래핀에서 반도체 핵심특성인 ‘터널링 다이오드 효과’를 발견해 그래핀이 고속소자로 쓰일 수 있다는 사실을 규명했다고 밝혔다.

그래핀은 흑연의 표면층을 떼어낸 탄소나노물질로 철보다 단단하면서도 유연하고 전기가 잘 통해 실리콘을 대체할 수 있는 ‘꿈의 물질’로 불린다.

하지만 그래핀에는 전자의 에너지 차이인 밴드갭이 없고 나노물질에 전압을 걸면 전자가 빠른 속도로 흐르는 터널링 다이오드 효과를 접목하기도 어려워 반도체 소자로 이용하기에는 한계가 있었다.

연구팀은 2층으로 배열한 그래핀에 수직으로 전기장을 걸고 뾰족한 나노 침으로 그래핀을 통과하는 전기신호를 조사하는 방법으로 손쉽게 터널링 다이오드 효과의 대표적인 특성인 ‘부저항’을 유도해냈다.

김 박사와 염 교수는 “더 작고 더 우수한 성능을 갖는 그래핀 전자소자의 상용화를 앞당겼다”고 말했다.