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IBS, 초고속 그래핀 성장법 개발…최고 속도 기록
엽인혁  2019-07-16 06:17:40, 조회 : 1, 추천 : 0
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        <strong class="media_end_summary">불소로 그래핀 3배 더 빠르게 만든다</strong><span class="end_photo_org"><em class="img_desc">시간에 따른 그래핀의 크기 변화</em></span><br><br>[아시아경제 김철현 기자] 기초과학연구원(IBS) 연구진이 초고속 그래핀 성장법을 개발했다. 지금까지 학계에 보고된 최고 속도를 경신했다. <br><br>IBS는 다차원 탄소재료 연구단의 펑딩 그룹리더(UNIST 특훈교수)팀이 중국 연구진과의 공동연구를 통해 '불소'를 주입해 기존보다 3배 빠른 속도로 그래핀을 성장시키는 데 성공했다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 세계적인 학술지인 네이처 케미스트리에 이날 게재됐다.<br><br>연구팀에 따르면 원자 두께의 2차원 소재는 얇고 잘 휘면서도 단단한 특성을 지녀 차세대 반도체 소재로 각광 받고 있다. 하지만 상용화가 가능할 정도로 크게 만드는 것이 난제다. 대면적 제작에 성공한 물질 자체가 드문데다 대면적화에 성공하더라도 긴 제조시간으로 인해 사실상 상용화는 어려웠다.<br><br>공동연구팀은 해결책으로 불소에 주목했다. 전기음성도가 높아 반응성이 좋은 불소를 합성 과정에 적용하면 2차원 소재의 빠른 합성에 유리할 것으로 예상했다. 하지만 불소기체를 곧바로 주입할 경우 반응성이 큰 불소가 다른 물질과 결합해 독성물질을 생성할 위험이 있다. 이 때문에 연구진은 공간적으로 제한된 부분에서만 국소적으로 불소를 활용하는 방법을 고안했다.<br><br><span>연구팀은 금속기판으로 불소를 함유한 금속불화물을 사용하고, 이 위에 얇은 구리 필름을 올린 형태의 기판을 제작했다. 그리고 온도를 높여 불소가 금속불화물로부터 방출되게 했다. 불소는 금속불화물과 구리 필름 사이의 10~20㎛의 매우 좁은 공간에서만 머물게 된다. 이 틈 속에서 불소로 인해 메탄가스는 더 분해가 쉬운 형태의 기체로 바뀌고 최종적으로 그래핀은 더 손쉽게 원료인 탄소를 얻어 더 빠르게 성장할 수 있다.</span><br><br><span>새로 개발된 기술은 그래핀을 분당 12㎜의 속도로 빠르게 성장시켰다. 이는 지금까지 보고된 그래핀 성장 최고속도였던 분당 3.6㎜ 보다 3배 이상 빠른 속도다. 기존에 면적 10㎠ 그래핀 제조에 10분이 소요됐다면 이 기술로는 시간을 3분 정도로 단축할 수 있는 셈이다. </span>연구진은 이 기술을 대표적인 2차원 부도체 물질인 육방정계 질화붕소와 반도체 물질인 텅스텐이황화물 성장에도 적용해본 결과 그래핀과 마찬가지로 주입된 불소가 성장 속도를 크게 단축함을 확인했다. <br><br><span>펑딩 그룹리더는 "2차원 물질의 성장 과정에서 불소를 국소적으로 주입하는 간단한 방식으로 상용화의 걸림돌이던 성장 속도 문제를 해결했다"며 "불소와 같은 반응성이 좋은 물질들로 다양한 2차원 물질을 더 향상된 속도로 합성할 수 있을 것"이라고 말했다. </span><br><br>김철현 기자 kch@asiae.co.kr<br><br>▶ 네이버에서 아시아경제를 쉽게 만나보세요<br>▶ 경제 감각을 키우고 싶다면? ▶ 재미와 지식이 가득한 '과학을읽다'<br><br><ⓒ경제를 보는 눈, 세계를 보는 창 아시아경제 무단전재 배포금지>

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2019-09-16
17:57:11


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