‘꿈의 신소재’라 불리는 그래핀을 반도체로 활용할 수 있는 길이 열릴 전망이다. 
18일 울산과학기술대학교(unist, 총장 조무제)에 따르면 백종범 친환경에너지공학부 교수 연구팀은 그래핀에 붕소와 질소를 함께 도핑해 반도체로 활용, 그래핀을 대량 생산하는 연구결과를 발표했다. 이 연구결과는 ‘앙게반테 케미(angewandte chemie international edition)’의 ‘vip(very important paper)’로 선정돼 지난 17일 게재되기도 했다.
그래핀은 탄소원자들이 원자 하나 두께의 2차원 구조로 육각형 형태의 벌집 모형 결정 구조를 이룬 소재로써, 강철보다 200배 이상 강하고 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하는 등 우수한 물리적·전기적 특성을 가진 소재다. 때문에 디스플레이, 에너지, 환경, 반도체 소자 등에서 주목받는 ‘꿈의 신소재’로 불리고 있다.
백종범 교수는 “이번 연구결과는 그래핀을 물리적으로 변형한 것이 아니라 화학적 성질을 개선한 것으로 그래핀 고유의 특성은 유지하면서 반도체 성질도 갖게 한 것”이라며 “그래핀을 기반으로 한 반도체 상용화에 발판을 마련했다”고 연구 의의를 밝혔다.
그래핀을 기반으로 하는 반도체는 기존의 실리콘 기반 반도체보다 가격경쟁력 및 안정성이 우수해 관련 학계와 산업계가 주목하고 있다.
특히 이번 논문은 접수한 지 8일 만에 게재 승인과 더불어 vip 선정이 이뤄져 관련 학계의 화제를 모았다. ‘앙게반테 케미’는 화학 분야의 세계적 권위를 자랑하는 기초과학저널로 ‘vip’는 상위 5% 이내의 우수한 논문에만 수여한다.
지금까지 학계에서 많은 노력을 기울인 결과 그래핀에 질소를 도핑하는 것은 가능하나, 붕소를 도핑하는 것은 한계가 있었다. 연구팀은 미량의 불순물인 붕소와 질소를 그래핀에 함께 도핑함으로써 그래핀 내 전류의 흐름을 제어할 수 있도록 만들었다. 즉 그래핀은 전류의 흐름을 제어할 수 없어 반도체로 사용할 수 없는 물질이었으나, 붕소와오프(on/off)로 제어할 수 있는 반도체의 성격을 가지게 된 것이다.
이번 연구는 미래창조과학부(장관 최문기)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업, brl육성사업, bk21+의 지원으로 수행됐다.
머니투데이 대학경제 고은별 기자
