그래핀 결함 부위 메우는 '은 코팅' 기술 개발

한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 김택수 교수연구팀이 금속 입자를 이용해 그래핀 결함을 없애는 기술을 개발했다.

그래핀은 탄소 원자가 6각형 벌집 구조로 결합한 2차원 전도성 물질이다. 전기적·물리적 성질이 우수한데다 얇은 두께에 유연성까지 갖춰 차세대 전자소자 물질로 주목받고 있다.

'화학기상증착법(chemical vapor deposition)'으로 합성한 그래핀은 그러나 경계선이나 작은 구멍 등 결함이 발생하면 전기적·기계적 특성이 낮아진다.

KAIST 연구팀은 금속 이온의 전기화학적 환원 반응을 이용해 문제를 해결했다.

그래핀을 음극에 연결하고서 직류 전류를 보내면 용액 속 금속 이온이 그래핀 결함부분에 증착(증기 형태로 물체 표면에 얇은 막을 입힘)하는 원리다.

연구팀은 그래핀에서 발생한 결함에 선택적으로 은을 증착시킬 수 있음을 확인했다.

증착된 은 입자 덕분에 그래핀의 전기전도도와 연신율(끊어지지 않고 늘어나는비율)을 높였다. 다층 그래핀의 경우 전기전도도가 약 11.54배, 연신율이 약 1.61배증가했다.

이 기술은 물리적인 압력 때문에 손상된 그래핀의 품질을 높일 수도 있다고 KAIST는 전했다.

투과도 감소나 전기 도금 공정 최적화 문제 등이 해결되면 고품질·대면적 그래핀의 품질 관리 기술과 그래핀 기반 유연전자소자에 적용할 수 있을 것이라고 연구팀은 전망했다.

연구팀은 아울러 금 입자도 은과 마찬가지로 그래핀 결함에 선택적으로 증착됨을 확인할 수 있었다고 덧붙였다.

김택수 교수는 "그래핀 결함을 손쉽게 치유해 전기적·기계적 특성을 향상시킬수 있는 원천기술"이라며 "그래핀 상용화에 이바지할 수 있을 것으로 기대한다"고말했다.

KAIST 기계공학과 윤태식 연구원(박사과정)이 1저자로 참여한 이번 연구의 논문은 국제학술지 'ACS Nano' 온라인 판에 실렸다.

walden@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>