유망한 투명도체 그래핀

전문가 제언

○ 2004년 실리콘보다 전자 이동도가 10배 이상 빠른 그래핀의 발견은 마이크로일렉트로닉스에서 실리콘의 대체 가능성을 마련해 주었다. 그래핀은 탄소 단원자 두께의 벌집모양 격자를 가진 흑연의 단일시트로 탄소나노튜브(CNT)의 기초 구성단위이다. 그래핀은 독특한 전자구조로 여러 놀라운 전자특성을 보여 광전 디바이스 응용에 적합한 재료과학의 스타이다. 그래핀의 응용에는 전계효과 트랜지스터(FET) 등이 돋보이나 이들 응용을 위한 그래핀의 대면적 성장법이 요구되고 있다.

○ 이글은 ITO 대체용 투명전극 막 개발을 위한 그래핀 제조법을 소개하고 있다. 터치스크린 및 태양전지 등의 투명전극용 ITO가 인듐의 고가 및 구부림 균열 등의 문제가 있어 대체재료 개발이 숙제이었다. 그래핀은 98%의 투명도, 양호한 구부림 특성 그리고 전기전도도 104 Ω-1㎝-1 및 구매 용이성으로 ITO 대체에 적합하다. 아직 기존 ITO의 전도도 10~30Ω/sq 및 투명도 80% 이상인 막의 양산법은 개발되지 않았으나 투명도의 희생 하에 그래핀시트 수의 증가로 전도도를 향상시킬 수 있다.

○ 이 글에서 그래핀의 일반적 제법인 전구체 흑연산화물(GO)시트 합성 후의 환원법이 소개되었다. GO시트는 강한 산에 의해 흑연을 산화시켜 물속에서 층간 삽입 및 박리로 제조한다. 용액 이용 침적도장법이 흔한데 완전환원이 힘들어 전도도 부족이 문제이다. 전도도 향상을 위해 CNT를 산화 후 히드라진을 이용하여 GO를 분산/환원시키는 하이브리드제법이 강조되고 있다. 고분자 태양전지에 적용은 투명도 85%, 전도도 240Ω/sq를 보였다. 고품질 고생산성의 CVD법이 나타나고 있다.

○ 2009년 동박 촉매의 CVD법이 대면적 1㎠의 투명도 90%, 전도도 350Ω/sq를 보였다. 동년 성균관대의 홍병희 등은 Ni면상 촉매의 CVD법으로 대면적 고품질 그래핀시트를 합성하여 어느 기판에나 옮겨 에칭 할 수 있음을 보고하였다. 인용회수는 186회였다. 2008년 광주과기원의 김동유, 나석인 등은 반도체 고분자 PEDOT:PSS에 의한 ITO 대체를 보고하였다. ITO보다 20배 저렴하고 구부림 회수가 엄청나게 향상되었다. 그래핀의 FET 외 양산제법으론 GO기반 용액 침적도장법에서 전도도를 해치지 않도록 화학처리 없이 불활성 기체 하의 열처리 환원법이 보급될 것이다.

저자

Jonathan K. Wasser and Richard B. Kaner

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2010

권(호)

13(3)

잡지명

Materials Today

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

52~59

분석자

변*호

분석물

• 유망한 투명도체 그래핀.pdf [369,311 byte]

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