차세대 전자소자 재료로 주목받는 흑린 반도체 박막을 대량으로 생산할 수 있는 기반이 마련됐다.
한국기초과학지원연구원(원장 이광식)은 환경■소재분석본부 나노표면연구팀이 홍익대 연구진과 공동으로 흑린의 고결정성 저차원 박막을 손쉽게 얻는 데 성공했다고 6일 밝혔다.
이 연구는 나노표면연구팀 이주한, 이현욱, 서순주 연구원과 홍익대학교 박병남 교수가 공동으로 진행했다.
이들은 액상 박리법을 이용해 세계 처음 흑린덩어리에서 결정성 높은 원자층 단위의 흑린 박막을 얻는데 성공했다.
이 흑린 박막은 삼각형 모양 단결정이 겹겹이 쌓인 층구조를 이루고 있고, 에너지가 안정적인 면으로 박리되는 경향을 나타냈다고 연구진은 밝혔다. 이는 흑린 박막 소자를 실용적으로 만들 수 있다는 걸 의미한다.
기존에 알려진 그래핀이나 흑린은 덩어리 상태에서 원자층 단위 박막을 만들기 위해 테이프로 떼어내는 형식의 물리적 박리 방법을 사용하지만, 이는 대량 생산에는 적합하지 않다. 액체를 이용한 박리법은 흑린박막이 뷸규칙한 형태이고 균일성도 없어 실제 소자에 사용할 수 없었다.
연구팀은 에탄올과 물을 사용하는 간단한 액상 박리법을 이용해 결정성이 높고 질 좋은 흑린 박막을 얻는 방법을 찾았다. 전자 소자 제작에도 바로 응용이 가능하다는 것이 연구진 설명이다.
홍익대 박병남 교수팀은 실제 이 흑린 박막으로 트랜지스터를 제작해 특성을 조사한 결과, 흑린을 이용한 소자가 아세톤을 선택적으로 감지할 수 있다는 것을 확인했다. 향후 유독 가스 감지 센서나 다른 물질 감지 센서로 활용 가능하다는 것이다.
연구결과는 사이언티픽 리포츠(Scientific reports)지 3월 30일 온라인판에 게재됐다.
이주한 박사는 “소자 제작이 가능한 실용화 단계로 발전할 연구기반을 마련한 셈”이라며 “현재 흑린 박막을 이용한 다양한 응용소자를 개발 중”이라고 말했다.
대전=박희범 과학기술 전문기자 hbpark@etnews.com