실리콘보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있어 '차세대 소재'로 주목받는 그래핀을 원하는 기판 위에 쉽게 옮겨 붙이고 성능을 오래 유지시킬 수 있는 기술이 개발됐다.

미래창조과학부는 조길원 포스텍 화학공학과 교수와 김현호 연구원, 정윤영 박사 연구팀이 그래핀을 물을 사용하지 않고도 원하는 기판에 전사시키고 습한 환경에 노출되더라도 성능을 오랫동안 유지시킬 수 있는 '유연 그래핀 트랜지스터 제작기술'을 개발했다고 29일 밝혔다.

그래핀을 이용해 실용적인 전자소자를 만들기 위해서는 몇 ㎝ 크기의 고품질 그래핀을 화학기상증착법을 이용해 합성한 뒤 원하는 기판 위에 전사시키는 과정이 필요하다. 이때 원자 한 개 층으로 이뤄진 그래핀이 전사과정에서 찢어지거나 접히는 것을 방지하기 위해 큰 표면장력을 갖는 물을 사용한다.

연구팀은 단층 극성 고분자 지지층을 두 겹의 중성 고분자로 구성해 그래핀을 코팅한 다음 이를 물 위에서 띄우고 임시 기판에 전사시킨 후 물을 완전히 말려 최종 기판에 다시 전사하는 방법으로 유연한 플라스틱 기판 위에 고성능 그래핀 트랜지스터를 제작했다.

이를 통해 기존의 그래핀 전사방식에서 문제가 됐던 물의 영향을 없앴을 뿐 아니라 그래핀 트랜지스터가 약 80%의 높은 상대습도에 노출됐을 때에도 고성능을 유지시키는 데 성공했다.

연구팀은 "이번 연구가 그래핀 전자소자뿐만 아니라 고성능 유연 전자소자 상용화에 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구는 미래부 글로벌프론티어사업으로 진행됐으며, 연구 결과는 재료과학 분야의 세계적 학술지인 'Advanced Materials' 5월 28일자 표지논문으로 실렸다.