성균관대학교 물리학과 안종렬 <사진>교수 연구팀은 단원자층의 두께를 유지하면서 모자 모양의 3차원 그래핀을 나노크기 수준에서 마이크로 크기까지 성장시키는데 성공하고 관련 연구결과를 ACS 나노 10월 20일자에 발표했다.

그래핀은 탄소 원자 하나하나가 벌집 모양을 이루며 종이처럼 평면형태를 갖는 2차원 물질로 아주 얇으면서도 안정성이 뛰어나고 우수한 강도와 열전도율, 전기전도성 등의 장점을 갖고 있다. 하지만 그래핀을 입체로 만들면 다시 평면으로 복원되려는 성질을 갖고 있어 3차원 전자소자로 응용하는데 어려움을 겪어 왔다. 기존 연구진들은 발포금속을 이용한 화학증착법을 시도하는 등 다양한 방법으로 한계를 극복하기 위한 연구를 수행했지만 원하는 형태의 3차원 단결정 구조체를 만드는 데는 어려움을 겪어 왔다. 연구팀은 고속으로 특정 부위에 집속시킬 수 있는 빔을 이용해 고온이나 고전압에서 안정적인 실리콘 카바이드로 3차원 탄소구조체를 만들어냈다. 실리콘 카바이드는 고출력 반도체 소자에 주로 쓰이는 소재다.

안 교수는 "향후 실리콘 소자에 사용되는 상용화 공정을 본 연구에 적용해 대면적 대량생산의 가능성을 확인해야 하며 그래핀 기반 단결정 3차원 입체 탄소구조체를 상용화가 가능한 실제 소자에 적용하기 위한 연구를 수행할 것"이라고 말했다. 오정연 기자

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