타이타늄 이용한 신개념 '그래핀 합성 기술' 개발

윤순길 충남대 교수 "전사공정 없이 낮은 온도에서 대면적 합성 가능"
(a)타이타늄 위에 저온에서 직접 성장된 그래핀 시뮬레이션 결과. (b) 150℃ 저온에서 타이타늄 층위에 직접성장된 그래핀의 라만스펙트럼과 50 × 50 ㎛2 면적의 라만 맵핑 결과. 연구팀은 저온에서 고품질의 그래핀이 성장된 것을 확인했다.<사진=한국연구재단 제공>(a)타이타늄 위에 저온에서 직접 성장된 그래핀 시뮬레이션 결과. (b) 150℃ 저온에서 타이타늄 층위에 직접성장된 그래핀의 라만스펙트럼과 50 × 50 ㎛2 면적의 라만 맵핑 결과. 연구팀은 저온에서 고품질의 그래핀이 성장된 것을 확인했다.<사진=한국연구재단 제공>

국내 연구팀이 타이타늄을 이용한 신개념 고품질 대면적 그래핀 합성 기술을 개발했다.

한국연구재단(이사장 조무제)은 윤순길 충남대학교 교수 연구팀이 그래핀 가공에 필수적이던 전사공정을 생략하고 타이타늄을 이용한 신개념 그래핀 합성 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

꿈의 나노물질로 불리는 그래핀은 전기전도도와 열전도성이 높고 기계적 강도가 강하며 유연성과 투명성도 우수하다. 그래핀은 이차전지와 디스플레이 등 다양하게 응용되고 있으며 세계적으로도 활발히 연구되고 있다.

그러나 일반적인 화학 증착법(제조공정에서 원료 증기를 기판 위에 흐르게 하고 외부에너지를 가해 박막을 형성하는 기술)으로 그래핀을 합성할 때에는 반드시 다른 기판 위에 옮기는 전사공정이 필요하다.

전사공정 과정에서 내부 결함을 비롯해 그래핀 결정면의 영역 크기와 경계면 제어의 어려움, 기판과의 접착 문제, 그래핀 표면에 발생한 주름으로 인한 특성 저하 등의 문제점이 발생한다.

연구팀은 타이타늄이 그래핀을 구성하는 탄소와 동일한 결정구조를 가지며 탄소와의 결합력도 우수한 점을 주목했다. 타이타늄으로 그래핀 주름을 제거하는 연구성과를 활용해 10nm(나노미터) 두께의 타이타늄층 위에 그래핀을 합성하는 기술을 개발했다.

윤순길 교수는 "기존 그래핀 소재 단점을 보완한 새로운 개념의 무결점 대면적 그래핀을 직접적으로 성장시키는 제조기술을 개발했다"라며 "그래핀이 투명하고 유연한 전자소자에 응용될 뿐만 아니라 기존의 금, 구리 등 금속 전극을 대체할 수 있도록 기여할 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구성과는 나노분야 국제학술지 'ACS 나노(ACS Nano)'에 지난 1일 자로 게재됐다.
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