공기 중에서도 6개월간 안정적인 n형 그래핀 개발
휘어지는 디스플레이에 이어 휘어지기 쉬운 그래핀 반도체도 등장할 것으로 보인다.
교육과학기술부는 성균관대 화학과 이효영·김태성 교수 연구팀이 그래핀 반도체에 인 화합물을 첨가해 공기 중에서 장기간 변하지 않는 'n형' 그래핀 반도체 소자를 개발했다고 28일 밝혔다.
n형 반도체는 주된 운반체가 전자(electron)인 반도체로 정공(hole)이 주된 운반체 역할을 하는 'p형' 반도체와 구분된다. n형과 p형 특성이 동시에 존재해야 상호보완성이 뛰어난 반도체 역할을 할 수 있다.
기존의 실리콘 반도체에는 두 특성이 공존했지만 휘어지지 않고 부러지기 쉽다는 단점이 있었고, 그래핀 반도체는 유연하고 전도성도 높지만 기존 방식으로는 n형 특성이 유지되지 않았다.
이 교수팀은 질소 원자 주입방식 대신 전자가 풍부한 인을 그래핀에 첨가해 공기 중에서도 n형 특성을 안정적으로 유지할 수 있는 그래핀 반도체 소자를 개발했다.
인 첨가 방식 그래핀은 6개월 이상 공기 중에 노출해도 n형 성분이 특성을 잃지 않고 그대로 유지된다.
이 교수는 "우리나라가 세계 반도체 시장에서 우위를 점하려면 n형 그래핀 반도체 소자 개발이 필요하다"며 "이번 연구 성과로 p형과 n형이 공존하는 상호보완형 그래핀 소자가 개발되기를 기대한다"고 말했다.
휘어지기 쉬운 상호보완형 그래핀 반도체 소자의 개발은 휘거나 접을 수 있는 스마트폰, 태블릿PC의 상용화에 도움을 줄 전망이다.
이번 연구는 2006년부터 교과부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 7일 '어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)'에 온라인 게재됐다.
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