그래핀에 생긴 결함을 공기 중 열처리로 손쉽게 파악할 수 있는 기술이 개발됐다.
권순용·김성엽 울산과학기술원(UNIST) 교수팀(이하 권 교수팀)은 구리(Cu) 기판 위에 성장시킨 그래핀의 결함 여부를 공기 중 열처리 방식으로 간단하게 찾는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.
이 기술은 구리 기판을 산화 처리할 때 결함 있는 그래핀의 아래쪽만 산화되고, 이 때 붉은 '녹' 자국이 생기는 것을 현미경으로 확인하는 방식이다. 성장 그래핀 상태를 간단하게 진단하고, 결함 발생 원인에서 과정까지 규명할 수 있어 그래핀 상용화에 크게 기여할 것으로 전망된다.
대면적 그래핀은 제작 과정에서 생기는 결함 때문에 상용화가 쉽지 않았다. 대면적 그래핀은 대부분 구리 위에 그래핀을 성장시키는 화학기상증착(CVD)방식으로 만든다. 이때 다양한 나노미터(㎚, 1㎚=10억 분의 1m) 크기의 결함이 생기는데, 이를 빠르고 쉽게 알아내야 상용화를 위한 다음 단계로 갈 수 있다.
권 교수팀은 그래핀을 공기 중에서 200℃ 이하로 열처리하고, 이때 나타나는 현상을 관찰하는 방법으로 해결했다. 그래핀에 결함이 있으면 공기 중 수분이 스며들어 구리 기판을 산화시키고, 이때 생긴 녹 자국을 전자현미경으로 촬영해 나노미터 크기로 시각화한 것이다.
대면적 그래핀에 결함이 얼마나 심하고, 어떻게 분포됐는지 단기간에 조사할 수 있다.
권 교수는 “그래핀 결함은 구리 기판의 방향성과 화학증착 조건에 크게 영향을 받는다는 점도 이번에 규명했다”면서 “고품질 대면적 그래핀 성장과 결함을 미세하게 제어하는 데 크게 기여할 것”이라 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
