[스크랩] 삼성전자 흥분시킨 `꿈의 신소재` 그래핀 뭐길래?

삼성전자 흥분시킨 '꿈의 신소재' 그래핀 뭐길래?

머니투데이 | 서명훈 기자 | 입력 2012.05.18 07:46 | 수정 2012.05.18 07:50

[머니투데이 서명훈기자]'꿈의 신소재'로 불리는 그래핀은 연필심으로 쓰이는 그래파이트(graphite, 흑연)와 분자를 뜻하는 접미사 'ene'가 합쳐진 용어다.

일반적으로 탄소는 다른 원자와 결합할 수 있는 네 개의 팔을 가져 어느 방향으로든 자유자재로 연결될 수 있고 이 때문에 다양한 화합물을 형성한다. 특히 흑연은 탄소를 6각형의 벌집 모양으로 쌓아올린 구조로 돼 있다. 그래핀은 흑연을 가장 얇게 떼어낸 것으로 생각하면 이해하기 쉽다.

▶그래핀이란 = 그래핀은 흑연(Graphite)과 이중결합(Diene)라는 두 용어를 결합시켜 만든 합성어. 연필심의 주원료인 흑연은 여러 개의 판이 층층이 쌓여져서 만들어진 3차원의 물질로, 이러한 층 중에서 하나로 분리한 것이 그래핀이다. 그래핀은 탄소원자 6개로 이뤄진 2차원 결정성 물질로 강철보다 100배 단단하고, 열ㆍ전기 전도성 매우 높아 전기전도도 구리보다 100배 이상 강하다. 전기전도성이 좋고 신축성이 좋아 휘어지는 디스플레이(플렉서블 디스플레이)로 활용된다. 특히 그래핀에서는 전자가 마치 질량이 0인 것처럼 움직여 기존 반도체보다 전기의 흐름이 최소 100만배 이상 빨라질 수 있다.

↑삼성전자가 꿈의 신소재 그래핀을 활용해 제작한 웨이퍼.

그래핀이 최근 각광받는 이유는 뛰어난 특성 때문이다. 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 단결정 실리콘보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다. 강도는 강철보다 200배 이상 강하고 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높다. 또 탄성이 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는다.

게다가 그래핀은 단 한 개의 탄소층으로 구성돼 있기 때문에 매우 투명하고 자유롭게 구부러질 수 있으며 신축성이 뛰어나다. 그래핀이 현재 플렉서블 디스플레이나 터치스크린 투명전극, 초고속 전자소자, 고효율 태양전지, 초고용량 축전기, 생체 센서 등의 구현에서 이상적인 물질로 각광받고 있는 이유다. 그래핀 발견에 큰 공을 세운 가임과 노보셀로프에게 노벨 물리학상이 주어진 것도 이 때문이다.

하지만 그래핀은 자체적으로 금속성을 지니고 있어 전류를 차단할 수 없다는 점은 문제로 지적돼 왔다. 실리콘을 대체해 반도체 소자로 사용되기 위해서는 반드시 해결해야 할 숙제다. 대부분의 반도체는 전류의 흐름과 차단으로 디지털 신호인 0과 1을 나타내기 때문이다.

삼성전자 종합기술원이 이번에 개발한 기술은 이 문제를 해결한 것이다. 그래핀과 실리콘을 접합해 쇼키 장벽(Schottky Barrier)을 만들고 이 장벽의 높이를 조절하는 방법으로 전류를 켜고 끌 수 있게 했다. 특히 그래핀의 특성을 그대로 살리면서 전류를 차단할 수 있는 방법을 찾아냈다. 그 만큼 상용화 가능성이 높다는 의미다.

한편 삼성전자는 이날 오전 10시 서초사옥에서 사이언스지에 게재된 '그래핀을 활용한 트랜지스터 구조'에 대해 설명회를 개최한다.

출처 : 구미문화지킴이(문화탐방단./ 옛.생활문화연구소)

글쓴이 : 청산거사 원글보기

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