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기초과학연구원(IBS) 펑딩 박사(UNIST 신소재공학과 특훈교수) 연구팀이 그래핀의 합성속도가 금속기판보다 실리콘과 같은 절연체 위에서 1만 배 이상 느려지는 원인을 규명함.

공동연구진은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 그래핀 합성 단계를 분석한 결과, 절연체와 금속 기판 위에서 그래핀 성장 과정에 차이가 있음을 발견함. 절연체 기판을 쓸 때는 원료가 그래핀 가장자리에 달라붙는 방식으로 성장함. 

이 경우 수소가 함께 붙게 되는데, 수소 제거에 많은 에너지가 소모돼 성장이 느림. 반면, 금속 기판을 쓰면 원료가 금속 기판을 타고 빠르게 이동할 수 있어 그래핀 성장이 빠르다는 것을 확인함. 더 나아가 연구진은 원료 물질 내 CH3(메틸 래디컬)의 함량에 따라 합성 속도가 달라져, 그래핀 합성속도를 앞당길 수 있는 원리도 밝혀냄.

에너지 소모가 가장 많은 단계를 활성화시키면, 절연체 기판 위에서도 곧바로 그래핀을 성장시킬 수 있게 될 것이며 첨단 컴퓨터 시뮬레이션 연구를 통해 그래핀을 활용한 반도체 제조 공정을 간소화할 수 있는 단서를 찾았다는 데 의미가 있는 것으로 평가됨.

※ ACS Nano 게재