광주과기원, 차세대 반도체에 활용되는 15nm 이하 선폭 그래핀 나노링 개발

광주과학기술원의 정건영 교수(오른쪽)와 연구팀이 클린룸에서 나노임프린트 공정으로 제작된 그래핀 나노링 패턴을 살펴보고 있다.

국내 연구진이 TV, 휴대폰, 컴퓨터의 필수부품인 반도체 소자에 적용 가능한 그래핀 나노링을 제작해 차세대 반도체 개발에 새로운 가능성을 열었다.

교육과학기술부는 광주과학기술원 정건영 교수 연구팀이 얇은 그래핀 위에 나노 임프린트 기술을 적용해 15나노미터(㎚) 이하 선폭의 그래핀 나노리본을 원형으로 연결한 '그래핀 나노링'을 제작, 넓은 면적에 배열하는데 성공했다고 7일 밝혔다.

이번 연구 결과는 재료과학 분야의 권위 있는 학술지인 '어드밴스드 머티리얼(Advanced Materials)'지 온라인판에 지난달 29일 게재됐다.

그래핀은 전도성과 투과성, 유연성이 뛰어나 태양전지나 발광다이오드(LED)의 투명전극 및 휘어지는 디스플레이 전극에 활용될 수 있는 신소재다. 그러나 최근까지 필요할 때 전류를 자유자재로 차단할 수 있는 전자 밴드갭이 없어 반도체 소자에 적용하는데 한계가 있었다.

따라서 대다수의 연구자들은 그래핀에 전자 밴드갭을 형성하기 위해 나노 수준의 매우 얇은 굵기를 가진 1차원 그래핀 선인 '그래핀 나노리본'을 만드는데 노력해왔다.

하지만 이번 연구에서 정 교수팀이 그래핀 나노링 제작과 배열에 성공하면서 넓은 면적에 다양한 형태의 그래핀 나노구조체를 제작·배열하는 것이 가능해졌다.

정건영 교수는 "이번 연구는 나노 크기의 모양과 선폭의 그래핀을 대면적으로 자유롭게 만들고 제어할 수 있는 가능성을 열었다는 점이 의미 있는 연구성과"라며 "미래 그래핀 기반 반도체와 센서 소자 개발에 단초를 열었다"고 말했다.

[e-mail] 박지현 기자