January 23,2018

물에 나트륨 풀어 ‘초박막 나노 시트’ 제조

FacebookTwitter

AKR20180109043400063_05_i

한국전자통신연구원(ETRI)은 나노 두께 초박막 형태 신물질인 ‘이차원(2D) 반도체 나노 시트’ 제조 핵심기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

이차원 소재는 흑연에서 얇게 한 층으로 쪼개 낸 형태를 통칭한다. 전도체인 그래핀이 대표적인 물질이다.

이차원 반도체는 나노 크기로 매우 얇게 쪼개지는 특성이 있다. 원자간 결합이 매우 강하지만 층 간엔 결합력이 약해 한층 한층 쉽게 나뉜다.

엄밀히는 삼차원이지만, 두께가 무시할 정도로 매우 얇아 가로와 세로면 만 가진다는 의미로 이차원이라고 이름 붙였다.

그러나 유기용매 사용 시 작업자 건강에 좋지 않은 영향을 미치거나 환경오염을 일으킬 수 있는 문제가 있다.

연구진은 덩어리 형태의 잘 쪼개지는 결정석(나노 시트 원재료)을 친환경 용매인 물에 넣고 나트륨을 첨가했다.

이어 초음파를 이용해 ㎚(나노미터) 이하 두께로 한 층씩 쪼개 벗겨냈다고 설명했다.

기존 리튬 이온을 이용한 이차원 반도체 박리 나노 시트는 표면 산화 등 변성을 가져왔으나 신기술 나노 시트에선 물성 변화가 전혀 일어나지 않았다.

연구진은 나노 시트가 물속에 고루 분산돼 떠 있는 수분산액(水分散液)도 얻었다.

이차원 반도체 나노 시트 수분산액은 물에 쉽게 용해되는 고분자를 혼합해 ‘나노 시트-고분자 복합체’로 응용할 수 있다.

실제 연구진은 파우더 형태의 수용성 고분자를 수분산액에 넣어 점성이 높은 액체로 만들고서 이를 반도체 막 기판 위에 얇게 코팅해 메모리 소자용 반도체층을 만들었다.

저가 용액공정으로도 유연한 메모리 소자나 센서 등을 대량 제조할 수 있다는 뜻이라고 ETRI는 전했다.

ETRI 관계자는 “데이터를 쓰고 반복해서 읽는 과정을 시험해 안정적인 메모리 동작을 확인하는 데 성공했다”며 “앞으로 전기차의 고용량 축전지, 이차전지, 유연하고 투명한 전자기기 등에 활용될 것”이라고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부·정보통신기술진흥센터 지원 ‘차세대 신기능 스마트디바이스 플랫폼을 위한 대면적 이차원 소재·소자 원천기술 개발’ 하나로 이뤄졌다.

의견달기(0)