국내연구진이 원자 한 층 두께 그래핀을 이용한 고효율 가시광 발광소자를 세계 최초로 개발했다.
한국표준과학연구원(원장 신용현)은 산연 공동으로 다양한 색 구현이 가능한 차세대 그래핀 가시광원을 개발했다고 15일 밝혔다.
이 연구에는 배명호 양자측정센터 책임연구원과 박윤 서울대 물리천문학부 교수, 김영덕 서울대 박사(현 미국 컬럼비아대 연구원, 이상 교신저자), 류지훈 서울대 박사과정생, 김학성 건국대 박사과정생, 조유진 서강대 석사과정생(이상 제1저자)이 참여했다.
연구결과는 네이처 나노테크놀로지 16일자 온라인판에 게재됐다.
연구팀은 전구 필라멘트처럼 그래핀을 공중을 띄우는 방법으로 세상에서 가장 얇은 원자 한 층 두께(0.3㎚) 그래핀이 스스로 빛을 낼 수 있다는 것을 확인했다. 이 빛은 기판 바닥으로부터 반사돼 나온 간섭효과로 만들어진다.
연구팀은 공중에 뜰 수 있는 마이크로미터(㎛)크기 그래핀을 제작했다. 이어 이 곳에 수 볼트 전압을 가했다. 이 결과 내부 전자 온도가 2727도(3000K)까지 올라가며 밝은 가시광선을 방출했다.
그래핀과 기판 간 거리를 조절하면 눈으로 볼 수 있는 다양한 색을 구현할 수 있다는 것도 확인했다.
이 연구는 건국대(이상욱 교수), 서강대(정현식 교수), 세종대(천승현 교수), 서울대(박철환 교수) 지원을 받아 이뤄졌다.
배명호 KRISS 책임연구원은 “그래핀 자체가 밝고 다양한 빛을 구현할 수 있음을 밝힌 것은 처음”이라며 “향후 투명 플랙서블 디스플레이 및 광컴퓨터 개발이 가능할 것”으로 기대했다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com