KAIST 최성율 교수 연구팀 주도 "향후 대면적 유연 그래핀 전자소자 상용화에 활용"
단원자층 그래핀을 금속촉매기판에서 직접 떼어내는 동시에 원하는 기판에 도장을 찍듯 자유롭게 옮길 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
이 기술을 활용하면 기존의 직접박리 기반 전사공정으로 달성하기 어려웠던 △그래핀 박막 적층 △구조물 표면이나 유연한 기판으로 전사 △4인치 웨이퍼(실리콘 기판) 크기의 대면적 전사 등이 가능해진다.
이 기술은 향후 웨어러블(Wearable, 입는) 스마트기기 등 다양한 분야에 사용되는 그래핀 전자소자 상용화에 활용될 전망이다.
이번 연구에는 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학과 최성율 교수와 양상윤 연구교수가 주도하고 같은 과 조병진 교수, 한국전자통신연구원(ETRI) 최춘기 박사가 참여했다.
19일 연구팀에 따르면 그래핀을 원하는 기판으로 옮기기 위해 현재 가장 널리 사용하는 방법인 ‘습식전사법’은 전사과정 중에 그래핀이 물리적으로 손상되고 표면이 오염 될 수 있어 전사된 그래핀의 전기적 특성이 심각하게 훼손될 수 있다는 단점이 지적돼 왔다.
연구팀은 금속촉매기판 위에 성장된 그래핀을 수용성 고분자 용액으로 처리한 후 동일한 수용성 고분자 지지층을 그 위에 형성시켰다.
이 과정을 통해 지지층과 그래핀 사이에 강한 결합력이 형성되고 그 후 지지층을 탄성체 스탬프로 떼어내면 지지층과 함께 그래핀이 금속촉매기판으로부터 분리된다.
이렇게 분리된 그래핀은 탄성체 스탬프에 고립상태로 존재하기 때문에 원하는 기판 어디에든 도장 찍어내듯 자유롭게 옮길 수 있다.
또 금속촉매기판을 재활용 할 수 있고 유해한 화학물질을 전혀 사용하지 않기 때문에 친환경적인 전사법 이라는 장점도 가지고 있다.
최 교수는 "개발된 그래핀 전사방법은 그 공정이 범용적이고 대면적 전사도 가능하므로 그래핀 전자소자 상용화에 기여할 수 있을 것"이라며 "이 방법이 가지고 있는 높은 전사 자유도로 인해 향후 그래핀과 2차원 소재 접합 나노소자 구현에도 다양하게 활용될 것으로 기대된다"고 말했다.
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이번 연구성과는 나노 및 마이크로 과학 분야의 국제 학술지인 스몰(small)의 14일자 표지논문으로 게재됐다.
