화학연, 고성능·고밀도 탄소나노튜브 반도체 필름 개발

필름 활용 트랜지스터 재현성 우수·성능 20배 이상 향상

한국화학연구원 임보규·정서현 박사 연구팀은 고성능·고밀도 탄소나노튜브 반도체 필름 제작 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

‘꿈의 신소재’로 불리는 탄소나노튜브(carbon nanotube)는 탄소 원자 6개가 육각형 벌집 모양으로 서로 연결돼 매우 작고 얇은 튜브 형태를 가지는 물질로, 기존 실리콘 반도체 대비 70배 이상 월등한 전기적 물성을 보유하고 있다.

하지만 탄소나노튜브 반도체 필름 내 밀도가 균일하지 않고 튜브 간 연결성이 불규칙해 동일 조건으로 제작된 탄소나노튜브 트랜지스터 간에도 성능 편차가 컸다.

반복 실험에도 같은 연구 결과가 나와야 하는 재현성이 낮은 문제점 등도 지적됐다.

연구팀은 올해 노벨화학상 수상 내용인 ‘클릭반응’을 이용했다.

클릭반응은 두 개의 서로 다른 화학 작용기가 컴퓨터 마우스를 ‘클릭’하는 것처럼 짧은 시간에 결합하는 것으로, 높은 열을 가하거나 복잡한 촉매 도움 없이도 상온에서 쉽게 반응이 일어난다.

이번에 제작한 탄소나노튜브 필름 기반 트랜지스터는 기존 방식보다 성능이 20배 이상 향상됐고, 소자 간 성능 차가 크지 않은 균일한 특성을 보였다고 연구팀은 설명했다.

연구팀 관계자는 “5분 이내 짧은 시간으로 고밀도 탄소나노튜브 필름을 형성할 수 있다”며 “이번에 개발한 필름은 기판과 강력하게 결합해 다양한 용매 세척에도 떨어지지 않는 안정성을 가진다”고 말했다.

이번 연구 결과는 화학공학 분야 국제학술지인 ‘케미컬 엔지니어링 저널’에 지난 9월 온라인 게재됐다.

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