휘어지는 휴대폰 상용화 한 발 더

이효영 성대 교수팀 'n형 그래핀' 개발…반도체 소자로 활용

교육과학기술부는 이효영(사진)·김태성 성균관대 화학과 교수 연구팀이 그래핀에 인(P) 화합물을 첨가해 반도체 소자로 활용하는 기술을 개발했다고 28일 발표했다.

반도체는 일반적인 상태에서는 전기가 통하지 않지만 특정 불순물을 첨가하면 전기가 흐르는 물질을 말한다. 일반적으로 실리콘에 인, 비소 등을 결합해 만든다. 전기전도도를 높이는 방법에 따라 물질 고유의 특성보다 전자 숫자를 많게 한 n형, 전자 숫자를 줄인 p형 반도체로 나뉜다. npn, pnp 등 두 가지 소자를 교차해 결합하면 저항, 트랜지스터 등 전자기기를 만들 때 필요한 기본 회로 소자를 만들 수 있다.

기존 실리콘 반도체는 n, p 두 가지 소자를 쉽게 만들 수 있지만 휘어지지 않고 부러지기 쉽다는 단점이 있다. 대안 물질로 주목받는 그래핀은 구부릴 수 있고 실리콘보다 전도도가 100배 높은 장점이 있지만 p형밖에 구현하지 못하는 게 한계였다.

연구팀은 물질 고유의 특성상 p형으로만 작동하는 그래핀에 인을 첨가하는 방법으로 n형 반도체 성질을 갖는 소자를 만들었다. 지금까지 그래핀에 질소를 첨가, 진공상태에서 n형 반도체를 구현한 연구 결과는 있었지만 외부 공기와 6개월 이상 접촉해도 n형으로 작동하게 만든 것은 이번이 처음이다.

이효영 교수는 “이번 연구 성과로 p형과 n형이 공존하는 상호보완형 그래핀 반도체 소자를 개발할 수 있는 길을 열게 됐다”고 말했다.

이번 연구 결과는 재료분야 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼(Advanced Materials)’에 실렸다.

김태훈 기자 taehun@hankyung.com