국내 연구진이 미래 전자소자로 주목되는 저차원(1·2차원)계 신물질 양자물성을 정확하게 측정하는데 필요한 기반 기술을 개발했다.
한국표준과학연구원(KRISS·원장 박상열)은 정수용 양자측정센터 박사와 박희철 기초과학연구원(IBS) 복잡이론물리 연구단 박사 공동연구팀이 박막 형태 그리핀과 육방정질화붕소, 흑연을 겹겹이 쌓은 후 전자터널링분광법으로 그래핀 양자전기물성을 고정밀도로 측정하는 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.
그래핀, 전이금속찰코제나이드 등 2차원 물질은 실리콘을 비롯한 3차원 물질과 다른 물성을 보유한 전자소자다. 2차원계 박막 물질을 인위적으로 결합해 그동안 존재하지 않았던 전기, 광학, 열 물성을 보유한 신개념 나노소자를 만드는 연구도 활발하다.
하지만 2차원계 물질은 소자 구조의 물리적 한계로 정확한 양자전기물성 측정이 어려웠다.
연구팀은 화학·물리적으로 안정적인 육방형질화붕소 박막과 2차원 단결정 흑연의 복합구조로 구성한 고성능 나노소자를 제작한 뒤 전자터널링분광법을 이용해 단일막 및 이중막 그래핀 양자전기물성을 정확하게 측정했다.
소자제작기술과 측정기술을 최적화해 전자터널링분광법 정밀도를 극대화하고, 개발한 측정법을 활용해 극저온·고자기장 조건에서 그래핀 양자축전용량을 고정밀도로 측정할 수 있도록 한 것이다.
정수용 박사는 “이버에 개발한 2차원 복합구조 공정기술과 전자터널링분광법을 이용한 양자전기물성 측정기술은 응용분야가 광범위하다”면서 “그래핀 외에 다양한 저차원 신물질 양자전기물성 측정에 쉽게 적용할 수 있다”고 설명했다.
대전=김순기기자 soonkkim@etnews.com