▲ 물을 사용하지 않고 전사되는 그래핀의 모식도. .

국내 연구진이 아주 습한 환경에서도 성능을 오랫동안 유지할 수 있는 ‘유연 그래핀 트랜지스터’ 제작기술을 개발했다.

미래창조과학부는 글로벌프론티어사업 ‘나노기반소프트일렉트로닉스연구단’의 조길원 단장(포스텍 화학공학과)과 김현호 연구원, 정윤영 박사가 물을 사용하지 않고 대면적 그래핀을 전사시켜 고성능 유연 그래핀 트랜지스터를 제작했다고 29일 밝혔다.

차세대 전자소자 재료로 주목받고 있는 그래핀을 전자소자로 만들기 위해서는 수 cm 크기의 고품질 그래핀을 화학기상증착법을 이용해 합성하고 이것을 원하는 기판위에 전사시키는 기술이 필요하다.

그러나 기존의 그래핀 전사 방법으로는 물에 민감한 기판 위에 그래핀을 전사할 수 없어 그래핀을 이용한 다양한 전자소자를 개발하기에는 한계가 있었다.

연구팀은 단층 극성 고분자 지지층을 두 겹의 중성 고분자로 구성해 그래핀을 코팅한 후, 코팅된 그래핀을 물 위에서 띄우고 임시 기판에 전사시킨 후에 물을 완전히 말린 다음에 최종 기판에 다시 전사하는 방법으로 유연한 플라스틱 기판 위에 고성능 그래핀 트랜지스터를 제작했다.

또한, 전사시 사용되는 고분자 지지층을 전사후 제거하지 않고 보호막으로 이용함으로써, 트랜지스터가 약 80%의 매우 높은 상대습도 환경에 노출되었을 때에도 높은 고성능을 유지하는데 성공했다.

이번 연구를 통해 향후 그래핀이 투명전극, 전자회로, 보호막 등 다양한 전자기기에서 폭넓게 적용될 가능성이 높아졌다.

연구팀은 “이번 연구를 통해 그래핀을 이용한 전자소자의 응용에서 가장 기본적인 그래핀 트랜지스터의 안전성과 기계적인 특성을 향상시키는 방법을 제시했다”며 “그래핀 전자소자뿐만 아니라 고성능 유연 전자소자 상용화에 기여할 것”이라고 밝혔다.

한편 이번 연구결과는 재료과학분야의 세계적 학술지인 Advanced Materials 최신호(5월 28일) 표지논문으로 게재됐다.