나노기술 및 정책 정보

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독일의 막스 프랭크 연구소(Max Planck Institute for Solid State Research in Stuttgart) 연구팀이 우수한 전도성을 보이는 일부 귀금속은 충분히 얇아지면 전도성을 잃어버리는 것을 확인함. 즉, 하나의 원자 두께로 된 층은 반도체처럼 행동하는 것임. 이것은 물질의 2차원 원자층에서 전자가 3차원 구조에서와는 다르게 행동한다는 것을 다시 한 번 증명한 것임. 연구팀은 단일 원자 두께의 금 층을 성공적으로 제조함. 말하자면 2차원 금임. 연구팀은 오랫동안 3차원 재료와 2차원 재료의 경계 영역에서 연구를 수행해 왔음. 이는 그래핀에서와 같이 특정 재료 특성의 변화와 관련이 있기 때문에 이러한 전환에 대한 연구를 진행함. 그래핀에서는 3차원 흑연보다 전기 전도성이 30배나 증가함. 그러나 많은 금속의 경우 원자 두께가 1 원자인 재료층을 만드는 것은 쉬운 일이 아님. 예를 들어 고전적인 증착 방법을 사용하면 금 원자가 즉시 3 차원 클러스터로 응집하게 될 것임. 따라서 연구팀은 인터칼레이션이란 두 층 사이에 무언가를 밀어 넣는 방법을 사용함. 연구원팀은 실리콘 카바이드 웨이퍼에서 자체 개발한 공정을 사용하여 먼저 표면을 단일 원자 그래핀 층으로 변환시킴. 이후 고진공에서 이 탄화규소-그래핀 배열에 승화된 금을 기화시키면, 금 원자는 탄화물과 그래핀 사이로 이동함.

본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ ("Semiconductor to metal transition in two-dimensional gold and its van der Waals heterostack with graphene")지에 게재됨