나노기술 및 정책 정보

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● 성균관대학교 성균나노과학기술원 유원종 교수, 미국 Columbia University James Hone, James Teherani 교수 공동 연구팀은 그래핀의 전기전도성 및 투과도를 향상시킬 수 있는 도핑기술을 개발해 세계 최고 성능의 적외선 투과도(99% 이상)를 갖는 투명전극 소재 개발

● 최근 폴더블 스마트폰에 사용되는 유연 소자 등 투명 전극의 활용성이 확대되고 있지만, 투명전극을 대표하는 ITO의 경우 적외선 영역에서 투과도가 현저히 떨어지는 문제가 있어, ITO를 대체할 물질로 그래핀이 각광 받고 있지만, 전기전도성과 투과도를 획기적으로 높일 기술이 필요한 실정

● 이에 연구팀은 상온 UV 오존 처리와 옥시셀란사이트 텅스텐(TOS)의 단층을 사용하여 산화시켜, 얇은 산화막으로 그래핀의 전기전도도를 향상시키고 적외선 영역에서의 투과도를 획기적으로 높일 수 있는 기술을 개발

● 해당 기술을 활용했을 때 공정 처리 전에는 투과도가 97.2%이던 그래핀이 처리 후에는 99.2% 이상으로 나타나, 적외선 영역에서의 투과도를 향상시키는 것을 확인했고, 가시광 영역에서도 매우 투명하여 향후 스마트 윈도우, 투명 전극 등과 같이 미래 전자 소자 분야에 기여할 수 있을 것으로 기대

● 해당 기술로 처리된 그래핀은 –260도의 극저온에서도 안정적으로 높은 전도성을 나타내었으며, 텔레커뮤니케이션 파장대에서 매우 높은 투과도와 낮은 광손실 특성을 나타내어 향후 차세대 전자통신 기술 및 포토닉스 분야에서도 응용 가능

※ 용어설명

- 그래핀: 탄소 원자를 안정적으로 펼친 구조로, 두께는 0.2nm(나노미터)인 단층으로 구성되어 매우 얇지만, 전기전도도는 높은 신소재 

- 도핑기술: 재료에 이종원소를 주입하여 물성을 제어하는 기술이며, 소량의 이종원소로도 물성을 크게 바꾸는 것이 가능

- 투명전극: 가시광선에 대해 투명하고, 전기전도성이 있는 나노미터(nm) 두께의 박막 

※ Nature Electronics 게재(2021.10.22.), “High carrier mobility in graphene doped using a monolayer of tungsten oxyselenide”

※ 한국연구재단(글로벌연구실, 리서치펠로우사업) 지원