정전기로 그래핀 전자소자를 구동하는 기술이 국내 연구진에 의해 처음 개발됐다.
김상우 성균관대 교수팀은 원자 층이 얇은 2차원 물질에서 발생하는 정전기를 이용해 전기 특성을 제어하는 그래핀 전자소자를 개발했다고 2일 밝혔다.
그래핀을 비롯한 2차원 물질은 전기 특성이 우수해 차세대 소재로 주목받지만 제작 공정이 복잡하고 집적화가 어려웠다. 전류를 조절하는 게이트 위치, 형태, 크기를 수정할 수 없어 상용화가 더뎠다.
연구팀은 그래핀 정전기 현상을 이용하는 방식의 전류 조절 게이트를 개발했다. 마찰로 발생한 정전기가 하부 기판에 갇혀 게이트 역할을 한다. 기존 소재와 달리 정전기 형성, 수정, 삭제가 가능하다. 이 방식은 그래핀뿐만 아니라 다양한 2차원 물질에 적용할 수 있다.
전자소자에서 전류를 조절할 게이트 형성 공정이 필요 없다. 덕분에 고밀도 집적화가 가능하다. 전자소자 제조 단가, 시간을 크게 절감할 것으로 기대된다.
김상우 교수는 “정전기를 활용한 방식으로 2차원 물질이 갖는 소재 한계를 극복한 것”이라면서 “집적화를 통한 초고용량 메모리 소자, 그래핀 투명전극, 반도체 소자 내 전극에 적용할 수 있을 것”이라고 기대했다.
연구 성과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 게재됐다. 미래창조과학부, 한국연구재단 기초연구지원사업(개인연구)으로 수행됐다.
송준영기자 songjy@etnews.com