| 베이징대, 단결정 그래핀의 성장 속도 150배 향상 | ||
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 최근, 베이징대학교 위다펑(俞大鵬) 원사가 이끄는 ‘나노구조·저차원물리’ 연구팀은 대면적 단결정 그래핀의 성장속도를 150배로 향상시키는 획기적인 성과를 거두었다. 연구 성과는 2016년 8월 8일 ‘Nature Nanotechnology’에 발표되었다. 그래핀은 전형적인 양자재료로서 응집물질 물리학 분야의 중요한 연구방향이며 산업분야의 많은 관심을 받고 있다. 유럽연맹은 그래핀 플래그십 연구계획을 가동하였으며 미국, 일본, 한국도 그래핀 응용 기초연구분야에 대한 투입 강도를 높이고 있다. 그래핀은 첨가물로써 신재생 에너지, 신소재 등 분야에 응용되고 있으나 대면적 단결정 그래핀의 성장속도 제한으로 인해 광전자소자 등 응용 분야에서의 성과는 크지 않다. 기존 대면적 단결정 그래핀의 성장 속도는 0.4μm/s보다 낮으며 한 장의 웨이퍼 레벨 샘플을 성장시키는데 여러 날의 시간이 소모되어 대면적 그래핀 단결정을 얻는데 어려움이 있다. 연구팀은 CVD 방법을 이용하여 약 1,000℃ 온도 조건에서 메탄가스를 열분해하여 다결정 구리(polycrystalline copper) 기판위 그래핀 단결정의 성장속도를 150배 향상시켜 60μm/s에 도달시켰다. 해당 획기적인 기술 핵심은 다결정 구리 조각을 산화물 기판(양자사이의 간격15μm)에 놓아 산화물 기판이 구리 조각 표면에 연속적으로 활성 산소를 제공하게 하여 메탄이 분해한 퍼텐셜 장벽(potential barrier)을 뚜렷하게 감소시킨 점이다(1.57eV로부터 0.62eV까지 감소). 따라서 구리 표면에서의 반응을 효과적으로 촉매하여 그래핀의 성장속도를 향상시킬 수 있다. 해당 기술을 이용하여 5초 내에 300μm의 대면적 그래핀 단결정을 성장시킬 수 있다. 해당 연구결과는 더 큰 면적의 단결정 그래핀을 조절하고 고속 성장시키는데 필수적인 과학적 근거를 제공하였으며 또 대면적 단결정 생산기술에 중요한 과학적 근거를 제공함으로써 중대한 과학적 의미와 기술적 가치를 갖고 있다. 정보출처 : http://www.most.gov.cn/kjbgz/201610/t20161017_128210.htm |
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