페르미 준위 Dirac점에서 그래핀 밴드갭 열림

전문가 제언

○ 그래핀(graphen)은 탄소원자층이 벌집모양의 6각형 격자점 평면에 꽉 들어찬 2차원 탄소 원자면이다. 이러한 단원자층의 그래핀은 이제까지의 3차원 물질과는 여러 가지 특성이 판이한 것으로 알려졌는데, 특히 2010년 맨체스터 대학의 A. K. Geim 교수와 K. S. Novoselov 박사가 그래핀 연구로 노벨 물리학상을 수상하게 됨으로써 그래핀 연구가 더욱 더 주목을 받게 되었다.

○ A. K. Geim 교수와 K. S Novoselov 박사가 그래핀 연구로 노벨상을 받게 되는 과정에서, 컬럼비아 대학의 김필립 교수(1990년 서울대 졸업)의 그래핀 연구업적이 스웨덴 왕립과학원(Royal Swedish Academy of Science)에서 심도 있게 논의되었던 것이 알려지게 되었다. 성균관대의 홍병희 교수 연구팀은 30인치 그래핀을 roll-to-roll방식으로 세계최초로 제조하는 데 성공하였고, 마침 A. K. Geim 교수가 2011년 학기에 성균관대 석좌교수로 취임한다는 발표가 있었다. 앞으로 한국에서 그래핀 연구의 활성화와 연구 성과가 기대된다.

○ 그래핀을 추출해 내는 여러 방법과 그래핀의 특성을 규명하려는 기초연구가 활발하다. 그래핀은 탄소원자가 혼성결합으로 이루어진 약 0.5nm 두께의 탄소 동소체다. 그래핀의 인장강도는 강철보다 311배 더 강하고, 전자의 이동도는 로 실리콘보다 1000배 더 빠르다. 열전도도는 구리보다 10배나 크다. 이러한 그래핀의 특성 때문에 실리콘을 대체할 수 있는 미래의 시스템 온칩(system on-chip) 실현이 가능한 물질로 그래핀이 주목받고 있다.

○ 그런데 그래핀은 페르미 에너지 준위면의 Dirac점에서 제로 에너지를 갖는 금속구조의 밴드갭을 갖는다. 전기장을 가하면 빠르게 전자가 이동해 버리므로 제어할 수가 없다. 그래핀 자체만으로는 디지털 신호를 구현할 수 없기 때문에 밴드갭을 여는(gap opening) 문제는 그래핀을 디지털 전자산업에 적용하는 데 매우 중요한 요소가 되었다. 이 리뷰는 그래핀이 갖는 밴드갭 구조의 특성과 밴드갭 열림을 구현하기 위한 기본적인 메커니즘을 규명한 것으로 그래핀 구조에 관심 있는 연구자 여러분에게 중요한 자료가 될 것으로 기대하며 추천한다.

저자

J.M.Garcia-Lastra

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

기초과학

연도

2010

권(호)

82(23)

잡지명

Physical Review: B

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

2354181~2354185

분석자

윤*중

분석물

• 페르미 준위 Dirac점에서 그래핀 밴드갭 열림.pdf [401,524 byte]

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