【파이낸셜뉴스 울산=최수상 기자】 국내 연구진이 초미세 반도체의 전극 물질로 활용할 수 있는 ‘2차원 텔루륨화 화합물(Transition Metal Ditelluride)’을 대면적으로 합성하는 데 성공했다. 고성능 초미세 반도체 소자를 만드는 길이 빨라질 전망이다.  울산과학기술원(UNIST)은 신소재공학부의 권순용 교수팀이 ‘고성능 초미세 반도체’의 소자 구현에 걸림돌이던 ‘2차원 금속 전극 물질’을 4인치(inch) 직경의 실리콘 기판에 원하는 형태로 합성(patterning)하는데 성공했다고 7일 밝혔다.반도체 소자는 ‘전자가 원하는 때에 특정한 위치와 방향으로 움직일 때’ 제대로 작동한다. 그런데 칩 하나에 더 많은 소자를 넣겠다고 개별 소자를 작게 만들면 전자가 원치 않는 데로 흐르는 현상(터널링 효과)이 발생한다. 이 문제를 풀기 위해 매우 얇은 2차원 반도체 물질을 사용하려는 논의가 있지만, 이에 걸맞은 전극은 개발되지 않았다. 반도체 소자에는 금속이나 절연체 등도 함께 들어가는데, 반도체 물질만 바꾸면 높은 ‘에너지 장벽이 나타나 전자 이동이 어려워진다. 따라서 고성능 초미세 반도체 소자를 구현하기 위해서는 2차원 전극 물질도 새로 합성해야 한다.권순용 교수팀은 초미세 반도체의 전극 물질로 활용할 수 있는 ‘2차원 텔루륨화 화합물(Transition Metal Ditelluride)’을 대면적으로 합성하는 데 성공했다. 텔루륨화 화합물은 2차원 반도체 소자에 적용 가능한 전극 물질로 알려졌지만, 텔루륨(Te) 자체가 불안정한 물질이라 화합물을 만들기 어려웠다. 연구팀은 ‘금속합금 원료에서 증발한 텔루륨 기체를 가두는 공법’을 도입해 문제를 해결했다.제1저자인 송승욱 UNIST 신소재공학과 박사과정 연구원은 “구리(Cu)나 니켈(Ni) 같은 특정 금속에 텔루륨을 적당량 첨가하면 비교적 낮은 온도에서도 액화된다는 사실을 확인했다”며 “그런 액체에서 방출되는 텔루륨 원자들을 가두어 반응시키는 성장기법을 써서 2차원 금속 전극 물질을 대면적으로 합성했다”고 설명했다. 새롭게 합성된 2차원 전극 물질은 합성 중 결함이 거의 발생하지 않아, 기계적으로 떼어낸 2차원 물질과 견줘도 좋을 정도로 우수한 물리적·전기적 물성을 나타냈다. 또 전체 공정이 500℃ 미만의 비교적 낮은 온도에서 몇 분 만에 진행돼 기존 반도체 공정을 그대로 사용할 수 있고, 비용 절감이 가능하다.연구팀은 새로운 2차원 전극 위에 2차원 반도체인 이황화몰리브덴(MoS₂)을 올리는 실험도 진행했다. 그 결과 금속과 반도체 경계면의 에너지 장벽이 이론치에 가깝게 아주 낮았고, 그만큼 전자 이동이 쉬워졌다. 기존 반도체 제작 과정에서는 이온을 주입해 에너지 장벽을 넘는 전자수를 늘렸는데, 이 방법은 소자가 작아지면서 회로 선폭이 줄어들어 적용하기 어려워진다. 하지만 이번에 개발한 전극 물질은 이러한 공정없이 반도체 접합 면에서 전자 이동의 효율을 높일 수 있게 된 것이다. 권순용 교수는 “새로 합성한 금속 전극과 반도체 접합의 결함이 매우 적기 때문에 이상적인 ‘쇼트키-모트 법칙(Schottky-Mott condition)’을 따르게 된다”며 “특히 상용 금속 배선 기술로는 구현하기 힘들다고 알려진 에너지 장벽 제어가 가능해 추가연구를 통해 N형과 P형 양쪽성을 가진 차세대 반도체를 구현하는 데 도움이 될 것”이라고 기대했다.이번 연구성과는 저명한 국제학술지 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)’ 4월 20일자로 출판됐으며, 기술의 중요성을 인정받아 네이처 일렉트로닉스 뉴스 앤 뷰스(News & Views)에 소개됐다. 연구수행은 과학기술정보통신부·한국연구재단 나노·소재기술개발사업의 지원으로 이뤄졌다.  ulsan@fnnews.com 최수상 기자

[파이낸셜뉴스] 한국원자력연구원 중성자과학부 김규 박사가 국내외 공동연구를 통해 세계 최초로 초전도 층상 물질인 이리듐-다이텔루라이드를 원자 두께의 단층 평면으로 만드는데 성공했다. 또한 전기저항이 거의 없는 초전도 성질을 가진 이리듐-다이텔루라이드가 평면화로 되면 전기 전도성이 사라져 부도체로 변한다는 것도 밝혀냈다. 김규 박사는 3일 "반데르발스 물질의 특이한 양자역학적 성질을 활용하면 신소재 개발 가능성이 무궁무진하다"며, "층간 상호작용을 변화시켜 물질의 성질을 바꾸고 원리를 규명한 이번 경험을 토대로, 앞으로 새로운 소재를 만드는데 응용할 수 있을 것"이라고 말했다. 반데르발스 물질은 층층이 결합된 3차원과 단층이 비슷한 구조와 성질을 갖는다고 알려져 있다. 그중 이리듐-다이텔루라이드는 초전도성과 특이한 구조로 전세계 연구진에게 주목받는 신소재다. 연구진은 기판 표면에 분자나 원자를 쪼여 박막 결정을 만드는 분자빔증착법(MBE)으로 이리듐-다이텔루라이드를 단층화했다. 자세히 살펴본 결과, 반데르발스 구조로 느슨하게 결합된 3차원 결정과 달리, 단층으로 이뤄진 이리듐-다이텔루라이드는 서로 강하게 결합된 새로운 양자 형태를 띄고 있었다. 또한, 도체 및 초전도성을 갖는 3차원 결정과 달리 단층 결정은 전기가 통하지 않는 부도체 특성을 지녔다. 연구진은 이론계산과 여러 실험으로 단층 결정의 속성이 달라진 원인까지 밝혀냈다. 이리듐-다이텔루라이드의 성질이 변한 것은 층 사이 활발한 상호작용이 그 원인이다. 기존 3차원 결정에서 텔루륨은 맞닿은 다른 층 텔루륨과 전자를 공유한다. 그러나 층 분리로 인해 상호작용이 사라지면 텔루륨은 같은 층 이리듐 원자의 전자를 흡수하고, 전자를 뺏긴 이리듐 원자들은 서로 강하게 결합한다. 구조가 바뀌면서 물질의 성질도 변하게 된 것이다. 김 박사는 미국 로렌스버클리 국립연구소 황진웅·모성관 박사와 캘리포니아대(UC Berkeley) 연구팀, 경북대 김수란 교수, 군산대 김봉재 교수, 부산대 황춘규 교수와 함께 연구해 그 결과를 세계적 과학 전문지인 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 온라인판 2월 16일자에 게재했다.   monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] SK네트웍스와 LS니꼬동제련은 15일 서울 강동구 길동채움에서 ‘리사이클을 통한 자원순환 및 포괄적 마케팅 협업’ 양해각서를 체결하고, ICT(정보통신기술) 영역 중심의 자원 재활용 협력에 나선다고 밝혔다. 양사는 중고폰을 포함한 IT(정보기술) 기기 리사이클 사업 협력을 진행하는 동시에, 3R(사용량 축소·재사용·재활용) 관련 연구 정보를 공유하고 사회공헌 활동을 함께 진행하는 등 친환경 생태계 조성에 힘쓰기로 했다. SK네트웍스와 LS니꼬동제련은 버려지는 자원을 회수하고 재가공함으로써 비즈니스 경쟁력 강화와 환경 보호 실천, 사회적 가치 창출에 나서고 있다. SK네트웍스는 자회사 민팃이 운영하는 인공지능 기반 ATM(민팃ATM)을 통해 중고폰 유통 플랫폼을 구축해왔다. 또한 SK네트웍스 서비스의 경우 불용 IT 장비를 관리∙처리하는 ITAD(IT자산처분서비스) 서비스를 수행하며, 여러 파트너사의 폐가전 제품을 재활용하는 자원순환센터를 운영하는 등 자원순환, 환경 사업을 전개하고 있다. 국내 최대 비철금속기업인 LS니꼬동제련은 국내 귀금속 및 희소금속 리사이클 산업을 이끌며, 금, 은, 백금, 팔라듐, 텔루륨 등을 재활용하고 있다. 세계 최고 수준의 동광석 함유 귀금속 회수 기술력을 바탕으로 세계 최대 동생산 국가 칠레에 귀금속 회수 플랜트를 수출하고 있다. 양사는 공동 사업의 첫 활동으로 민팃이 수거한 5만대의 폐휴대폰을 단순 폐기하지 않고 재자원화하는 작업을 진행 중이다. LS니꼬동제련에서 폐휴대폰 속 인쇄회로기판(PCB)을 제련해 구리∙팔라듐∙금∙은 등 유가금속으로 재탄생시키는 과정을 밟고 있다. 향후 SK네트웍스와 LS니꼬동제련은 폐휴대폰 및 ICT 장비의 수거량을 증대하고 재활용 효율을 높이기 위해 공조할 예정이다. 점진적으로 협력 사업 범위를 IT 기기, 전기차 배터리 등으로 확대하는 한편, 자회사를 포함한 모든 사업 영역을 활용해 한 단계 높은 수준의 ESG 경영을 추진해나갈 방침이다. 김윤의 SK네트웍스 정보통신사업부장은 “폐휴대폰 자원 재순환으로 양사간 리사이클 시너지를 확인한 만큼, 앞으로 보다 다양한 영역에서 사업의 성장과 함께 환경 가치를 높일 수 있는 방안을 마련할 수 있을 것”이라며 “사업과 범주에 제한 없이 미래지향적이고 지속 가능한 경영을 추진하기 위한 포괄적 협력 방안을 함께 만들겠다”고 말했다. 최태선 LS니꼬동제련 원료부문장은 “서로의 사업분야에서 ESG(환경·사회·지배구조) 경영을 진정성 있게 추진하는 두 회사가 리사이클 사업과 순환경제 발전에 시너지를 창출할 수 있도록 노력하겠다”고 했다. mkchang@fnnews.com 장민권 기자

[파이낸셜뉴스] 차세대 에너지 변환소자로 주목받고 있는 고성능 2차원 열전박막을 반도체 기판(웨이퍼)은 물론 플라스틱이나 유리에 전사(transfer)할 수 있는 기술이 개발됐다. 국립 부경대 황재열 교수(물리학과)는 성균관대학교 김성웅 교수(에너지과학과)와 함께 고성능 2차원 열전박막을 기판에서 분리해 응용할 수 있는 기술을 개발, 과학기술 분야 세계적 학술지 'ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters, IF 23.101)'에 최근 발표했다고 19일 밝혔다. 열전박막이란 열을 전기에너지로 바꿔주는 열전소재로 만든 박막이다. 웨어러블기기, 사물인터넷, 스마트센서 등에 적용할 수 있는 차세대 소자로, 최근 2차원 구조 박막에서 우수한 물성들이 발견돼 관련 연구가 증가하고 있다. 황 교수 연구팀은 에피탁시(epitaxy) 공정(기판 위에 고순도의 단결정 박막을 성장시키는 공정)으로 박막을 성장(형성)시킨 뒤, 이 박막을 기판에서 손상없이 분리해 평면은 물론 곡면에 붙여 우수한 열전에너지 변환효율을 달성할 수 있는 기술을 개발해냈다. 연구팀은 텔루륨 단원자층을 사파이어 기판 표면에 형성한 후 2차원 열전박막(BST)으로 성장시켰다. 이때 원자 간의 상호작용인 반데르발스 힘을 이용한 에피탁시 공정으로 기판과 박막이 약하게 결합하도록 하고, 용매를 이용해 이 결합을 선택적으로 제거해 결정구조를 유지하면서도 물성손실을 최소화해 분리하는 데 성공했다. 황 교수는 "이번 연구로 지금까지 제한적인 기판에서만 성장시킬 수 있었던 고성능 2차원 열전박막을 기판은 물론 플라스틱이나 유리 등 다양한 형태의 물질에 전사해 활용할 수 있게 돼 신개념의 소자 개발 및 2차원 박막의 새로운 응용 가능성을 제시했다는 점에서 의의가 있다"고 말했다. 이어 "이번 연구는 반도체와 전자 분야에 널리 사용되는 사파이어 기판의 표면물성에 기반을 두고 있어 다양한 응용기술을 적용할 수 있고, 웨어러블 디바이스 등에 활용할 수 있는 고성능 박막형 에너지소자 등을 개발할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다. roh12340@fnnews.com 노주섭 기자

국내 연구진이 차세대 메모리의 소재로 쓰일 수 있는 철과 게르마늄, 텔루륨으로 이뤄진 반데르발스 자성체(FGT)의 안정성을 발견했다. 이 소재가 현재 삼성전자나 SK하이닉스가 연구개발(R&D)중인 스핀 메모리(STT-M램)의 소재보다도 정보저장 안정성이 10배 이상 뛰어나다는 게 연구진의 설명이다. 한국과학기술연구원(KIST)은 스핀융합연구단 최준우 박사팀이 정보저장 안정성 면에서 FGT가 다른 물질보다도 10배 이상 뛰어나다는 것을 발견했다고 4일 밝혔다. 반도체 기업들은 D램과 낸드플래시 메모리의 한계를 극복할 수 있는 미래형 메모리로 STT-M램을 주목하고 있다. D램과 구조는 유사하지만 커패시터(축전기) 대신 복잡한 구조의 자성층을 쓰는 메모리다. 이 자성체가 회전(Spin)하면서 빠른 속도로 전자를 이동시키며 데이터를 읽고 쓰는 방식으로 작동한다. 연구진은 FGT를 물리적 박리법을 이용해 100㎚ 이하로 만들어 특성을 분석하는 실험을 진행했다. 기업들이 주력하고 있는 철과 코발트를 기반으로 한 소재는 두께가 두꺼워지면 교환바이어스가 줄어들어 정보를 쉽게 잃어버릴 수 있다. 이에 반해 FGT는 두께와 상관없이 정보저장 안정성이 10배 이상 컸다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 차세대 메모리의 소재로 쓰일 수 있는 철과 게르마늄, 텔루륨으로 이뤄진 반데르발스 자성체(FGT)의 안정성을 발견했다. 이 소재가 현재 삼성전자나 SK하이닉스가 연구개발(R&D)중인 스핀 메모리(STT-M램)의 소재보다도 정보저장 안정성이 10배 이상 뛰어나다는 게 연구진의 설명이다. 한국과학기술연구원(KIST)은 스핀융합연구단 최준우 박사팀이 정보저장 안정성 면에서 FGT가 다른 물질보다도 10배 이상 뛰어나다는 것을 발견했다고 4일 밝혔다. 반도체 기업들은 D램과 낸드플래시 메모리의 한계를 극복할 수 있는 미래형 메모리로 STT-M램을 주목하고 있다. D램과 구조는 유사하지만 커패시터(축전기) 대신 복잡한 구조의 자성층을 쓰는 메모리다. 이 자성체가 회전(Spin)하면서 빠른 속도로 전자를 이동시키며 데이터를 읽고 쓰는 방식으로 작동한다. 연구진은 FGT를 물리적 박리법을 이용해 100㎚ 이하로 만들어 특성을 분석하는 실험을 진행했다. 기업들이 주력하고 있는 철과 코발트를 기반으로 한 소재는 두께가 두꺼워지면 교환바이어스가 줄어들어 정보를 쉽게 잃어버릴 수 있다. 이에 반해 FGT는 두께와 상관없이 정보저장 안정성이 10배 이상 컸다. 최준우 박사는 "연구결과를 토대로 향후 FGT와 다른 성질의 반데르발스 물질들의 접합구조를 활용해 우수한 성능을 가진 스핀 반도체 신소재 개발이 가능해질 것"이라고 밝혔다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

국내 연구진이 열로 전기를 만들어내는 열전 부품을 개발했다. 이 열전 부품은 기존에 개발된 것보다 8배나 많은 열을 전달해 3배 이상의 전기를 만들어냈다. 또한 신축성이 있어 부품을 붙이는 내외부 온도차를 이용해 전원이 필요없는 센서에 사용할 수 있다고 연구진은 설명했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 소프트융합소재연구센터 정승준 박사팀이 서울대학교 전기정보공학부 홍용택 교수와 공동연구를 통해 신축성있는 열전 부품을 개발했다고 1일 밝혔다. 연구진은 실리콘 기판 내부에 열전도율이 높은 니켈기반의 금속 입자를 넣어 열전달 능력을 기존보다 8배 향상시켰다. 또 기판 위에 은나노와이어로 연결한 비스무스와 텔루륨을 섞어 작은 합금조각을 연결해 전력 생산량을 3배 이상 높였다. 이와 함께 소프트 플랫폼 공정부터 열전 부품의 형성까지 복잡한 전체공정을 자동화해 대량생산까지도 가능하게 만들었다. 정승준 박사는 "이 열전 부품이 산업현장의 고온 감지 센서로 활용하거나 자동차의 내외부 온도 차를 이용해 배터리 없는 자율주행용 거리 감지 센서 등에 적용할 수 있다"고 말했다. 특히 향상된 유연성과 열전도율 덕분에 유연 열전소자는 복잡한 열원에 완벽히 붙어 높은 효율로 전기를 만들어냈다. 그 결과 피부에 붙은 채로 체온만으로 7㎼/㎠에 달하는 세계 최고수준의 전력밀도를 보여줬다. 정승준 박사는 "이번 연구를 통해 외부의 열을 이용해 고온 감지 센서 장갑 등 실제 웨어러블 기기를 동작시키는 것이 가능하다는 것을 입증했고, 향후에는 체온만으로도 웨어러블 디바이스를 구동시킬 수 있는 유연 열전 플랫폼을 개발할 예정"이라고 말했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 최신호에 게재됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 열로 전기를 만들어내는 열전 부품을 개발했다. 이 열전 부품은 기존에 개발된 것보다 8배나 많은 열을 전달해 3배 이상의 전기를 만들어냈다. 또한 신축성이 있어 부품을 붙이는 내외부 온도차를 이용해 전원이 필요없는 센서에 사용할 수 있다고 연구진은 설명했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 소프트융합소재연구센터 정승준 박사팀이 서울대학교 전기정보공학부 홍용택 교수와 공동연구를 통해 신축성있는 열전 부품을 개발했다고 1일 밝혔다. 연구진은 실리콘 기판 내부에 열전도율이 높은 니켈기반의 금속 입자를 넣어 열전달 능력을 기존보다 8배 향상시켰다. 또 기판 위에 은나노와이어로 연결한 비스무스와 텔루륨을 섞어 작은 합금조각을 연결해 전력 생산량을 3배 이상 높였다. 이와 함께 소프트 플랫폼 공정부터 열전 부품의 형성까지 복잡한 전체공정을 자동화해 대량생산까지도 가능하게 만들었다. 정승준 박사는 "이 열전 부품이 산업현장의 고온 감지 센서로 활용하거나 자동차의 내외부 온도 차를 이용해 배터리 없는 자율주행용 거리 감지 센서 등에 적용할 수 있다"고 말했다. 특히 향상된 유연성과 열전도율 덕분에 유연 열전소자는 복잡한 열원에 완벽히 붙어 높은 효율로 전기를 만들어냈다. 그 결과 피부에 붙은 채로 체온만으로 7㎼/㎠에 달하는 세계 최고수준의 전력밀도를 보여줬다. 정승준 박사는 "이번 연구를 통해 외부의 열을 이용해 고온 감지 센서 장갑 등 실제 웨어러블 기기를 동작시키는 것이 가능하다는 것을 입증했고, 향후에는 체온만으로도 웨어러블 디바이스를 구동시킬 수 있는 유연 열전 플랫폼을 개발할 예정"이라고 말했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 최신호에 게재됐다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 반도체를 지금보다 더 얇고 고 집적화 할 수 있는 기술을 개발했다. 연구진은 새로운 2차원 금속 전극 물질이 원자 층 수준 두께로 얇아 그래핀 등 박막 반도체 소재에 적용돼 '반도체 부품 미세화'를 앞당길 수 있을 것으로 전망하고 있다. 울산과학기술원(UNIST)은 신소재공학부 권순용 교수팀이 '고성능 초미세 반도체'의 부품을 만드는데 걸림돌이던 '2차원 금속 전극 물질'을 4인치(inch) 직경의 실리콘 기판에 원하는 형태로 합성하는데 성공했다고 7일 밝혔다. 연구진은 새롭게 합성된 2차원 전극 물질이 합성 중 결함이 거의 발생하지 않아, 기계적으로 떼어낸 2차원 물질과 견줘도 좋을 정도로 우수한 물리적·전기적 물성을 나타냈다고 말했다. 또 전체 공정이 500℃ 미만의 비교적 낮은 온도에서 몇 분 만에 진행돼 기존 반도체 공정을 그대로 사용해 비용 절감이 가능하다고 설명했다. 권순용 교수팀은 초미세 반도체의 전극 물질로 활용할 수 있는 '2차원 텔루륨화 화합물'을 대면적으로 합성하는 데 성공했다. 텔루륨화 화합물은 2차원 반도체 소자에 적용 가능한 전극 물질로 알려졌지만, 텔루륨(Te) 자체가 불안정한 물질이라 화합물을 만들기 어려웠다. 연구팀은 '금속합금 원료에서 증발한 텔루륨 기체를 가두는 공법'을 도입해 문제를 해결했다. 송승욱 신소재공학과 박사과정 연구원은 "구리(Cu)나 니켈(Ni) 같은 특정 금속에 텔루륨을 적당량 첨가하면 비교적 낮은 온도에서도 액화된다는 사실을 확인했다"며 "그런 액체에서 방출되는 텔루륨 원자들을 가둬 반응시키는 성장기법을 써서 2차원 금속 전극 물질을 대면적으로 합성했다"고 설명했다. 연구진은 새로운 2차원 전극 위에 2차원 반도체인 이황화몰리브덴을 올리는 실험도 진행했다. 그 결과 금속과 반도체 경계면의 에너지 장벽(쇼트키 배리어)이 이론치에 가깝게 아주 낮았고, 그만큼 전자 이동이 쉬워졌다. 기존 반도체 제작 과정에서는 이온을 주입해 에너지 장벽을 넘는 전자수를 늘렸는데, 이 방법은 소자가 작아지면서 회로 선폭이 줄어들어 적용하기 어려워진다. 하지만 이번에 개발한 전극 물질은 이러한 공정없이 반도체 접합 면에서 전자 이동의 효율을 높일 수 있게 된 것이다. 권순용 교수는 "새로 합성한 금속 전극과 반도체 접합의 결함이 매우 적기 때문에 상용 금속 배선 기술로는 구현하기 힘들다고 알려진 에너지 장벽 제어가 가능해 추가연구를 통해 차세대 반도체를 구현하는 데 도움이 될 것"이라고 전망했다. 이번 연구성과는 국제학술지 '네이처 일렉트로닉스' 4월 20일자로 출판됐으며, 기술의 중요성을 인정받아 네이처 일렉트로닉스 뉴스 앤 뷰스에 소개됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

【 대전=조석장기자】 새로운 양자·전자소자 소재인 ‘텔루라이드 나노벨트’와, 소자를 보호해줄 그래핀 제어 기술이 등장했다. 울산과학기술원 권순용 교수·곽진성 연구교수 연구팀이 용융금속합금 액체방울을 이용해 고품질 텔루라이드 나노벨트를 제조했고, 이를 수분으로부터 지켜줄 그래핀의 봉지막 기능을 향상시켰다고 한국연구재단이 9일 밝혔다. 꿈의 신소재인 그래핀이 발견된 후, 이와 유사한 2차원 층상구조의 칼코겐 화합물들도 활발히 연구되고 있다. 그 중 텔루라이드는 위상절연체 트랜지스터, 나노소자 내 연결소재, 상변이 메모리 등 다양한 미래 반도체 및 나노 전자소자 분야에서의 높은 응용이 기대된다. 하지만 텔루륨 원자의 낮은 반응성과 안정성 때문에 아직까지 고품위 전이금속 텔루라이드 제조에 많은 어려움이 있다. 텔루라이드가 대기 중의 수분에 매우 취약하기 때문에 이들의 우수 기능을 장시간 유지시킬 수 있는 봉지막이 필요하기 때문이다. 연구팀은 텔루륨이 다량 포함된 금속합금 액체방울 속에서 텔루라이드 핵 생성 및 성장을 유도하는 새로운 공법을 개발했다. 낮은 온도에서(500℃ 이하) 단시간에 1차원 텔루라이드 나노벨트를 웨이퍼 스케일로 대면적 제작할 수 있고, 텔루라이드의 화학 조성비도 조절할 수 있다. 연구팀은 또 그래핀이 수분을 투과하지 못하도록 제어하는 기술도 개발했다. 화학기상증착법으로 성장된 그래핀의 수분 투과 통로를 시각화해 그래핀의 주름이 수분을 투과시킴을 규명했다. 이어 비정질 탄소를 활용해 수분 투과를 막고 봉지막으로서의 특성을 향상시켰다. 권순용 교수는 “이 연구는 새로운 성장개념을 도입해 1차원 층상구조 소재 성장 및 이들의 형상 제어를 실현한 것이다. 1차원 물질과 2차원 물질이 융합된 신개념 나노소자에 적용될 것으로 기대된다“고 연구의 의의를 설명했다. 곽진성 연구교수는 ”향후 그래핀 봉지막 상용화를 위해 수분 투과 통로인 그래핀 주름 제어를 연구할 계획이다“라고 후속연구 계획을 밝혔다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 나노·소재기술개발사업, 기초연구사업의 지원으로 수행되었다. 재료분야 국제학술지 어드밴스트 머터리얼스(Advanced Materials) 7월 26일에 두 편의 논문으로 동시에 게재됐다. ■용어설명  △칼코겐(chalcogens) : 주기율표 16족 원소 중 황(S)·셀렌(Se)·텔루륨(Te)의 3원소 seokjang@fnnews.com 조석장 기자