전체기사 최신뉴스 GAM 라씨로
KYD 디데이
산업 전기·전자

속보

더보기

‘롤러블 디스플레이' 현실로..1만배 큰 2차원 ‘화이트 그래핀’ 합성

기사입력 : 2019년05월23일 02:00

최종수정 : 2019년05월23일 02:00

IBS, 100㎠ 2차원 단결정 질화붕소 제작
2차원 단결정 제조 원리 규명..네이처 게재

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 기초과학연구원(IBS) 다차원 탄소재료 연구단 펑딩 그룹리더(UNIST 특훈교수) 팀은 중국, 스위스 연구진과 함께 신문처럼 돌돌 말리는 저전력·고성능 롤러블 디스플레이 상용화를 위한 핵심기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

연구진은 수 ㎟ 크기로 제조하는 것이 한계였던 단결정 2차원 화이트 그래핀을 최대 100㎠의 대면적으로 제조하는 데 성공했다. 이는 반도체 제작 공정에 바로 적용할 수 있는 크기다.

연구결과는 세계 최고 권위의 학술지 네이처(Nature) 온라인판에 이날 오전 2시(한국시간) 게재됐다.

연구진에 따르면 단결정(Monocrystal)은 원자의 배열과 배향이 규칙적인 소재로 열과 전기 전도도가 우수하고 전자기기에 적용하면 적은 전력으로 높은 성능을 낼 수 있다.

2차원 단결정 육방정계 질화붕소(h-BN)의 성장과정 : 그림 (a)는 단결정 구리(Cu) 금속 포일 위에 놓인 일정 방향성의 원자 배열을 갖는 h-BN 단결정의 모습이다. 질소(N)와 붕소(B)가 이루는 기본 단위가 삼각형 형태임을 확인할 수 있다. 연구진은 여러 분석 장비를 이용해 분석 결과, 구리 금속 포일에서 성장시킨 2차원 h-BN이 원자의 배열과 배향이 일정한 단결정 형태임을 확인했다. [자료=IBS]

2차원 화이트 그래핀(h-BN)은 붕소(B)와 질소(N)가 삼각형 형태로 놓인 원자 1-2개 층 두께의 2차원 물질로, 그래핀과 달리 절연 특성으로 2차원 부도체로 응용 가능하다.

롤러블 디스플레이의 상용화를 위해서는 딱딱한 실리콘 대신 얇고 신축성 있는 2차원 재료(원자 1-2개 층 두께)가 필요하고 단결정을 사용할 경우 기기의 성능 또한 대폭 높아진다.

아직까지 그래핀 외에는 2차원 단결정 소재를 상용화할 수 있는 크기의 대면적으로 제작한 사례는 없었다.

연구진은 시뮬레이션 연구를 통해 합성하려는 소재보다 표면 대칭성이 낮은 기판을 사용하면 다양한 2차원 단결정 소재를 대면적으로 성장시킬 수 있다는 합성 공식을 찾아냈다.

연구진은 이 원리에 착안, 표면 대칭성이 낮은 구리 기판을 사용해 부도체인 2차원 단결정 화이트 그래핀을 가로·세로 10㎝의 대면적으로 제조하는 데 성공했다.

도체인 그래핀만으로는 전원이 켜졌다가 꺼졌다 하는 반도체를 구현하지는 못하는데, 도체인 그래핀과 부도체인 화이트 그래핀을 층층이 쌓으면 별도의 공정 없이도 수 원자층 두께의 얇고 신축성 있는 고성능․저전력 차세대 반도체를 만들 수 있게 된 것이다.

이번 연구로 대면적 제작 기술의 한계로 인해 상용화가 어려웠던 우수한 2차원 소재를 산업계에 적용할 수 있는 길이 열렸다.

화이트 그래핀은 열에 강하고 방사능도 막을 수 있어 전자기기는 물론 비행기, 우주선과 같은 가볍고 열‧화학적 안정성이 요구되는 분야에 두루 활용할 수 있다.

펑딩 IBS 그룹리더는 “2차원 소재는 그 자체로도 우수하지만, 여러 소재를 층층이 쌓아 함께 사용했을 때 시너지 효과를 낸다”며 “실리콘 이후 차세대 반도체 시장의 문을 연 것으로 지금껏 상상하지 못했던 새로운 물성을 전자기기를 구현하는 데 기여할 것”이라고 말했다.

 

kimys@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
SKT '유심 교체' 북새통...내 차례 올까 [인천=뉴스핌] 김학선 기자 = 가입자 유심(USIM) 정보를 해킹 당한 SK텔레콤이 유심 무료교체 서비스를 시작한 28일 인천의 한 대리점에서 고객들이 유심 교체를 위해 줄을 서 차례를 기다리고 있다. SKT는 사이버침해 피해를 막기 위해 이날 오전 10시부터 전국 2600여곳의 T월드 매장에서 희망 고객 대상 유심 무료교체 서비스를 진행한다. 2025.04.28 yooksa@newspim.com   2025-04-28 12:12
사진
"화웨이, 엔비디아 H100 능가 칩 개발" [서울=뉴스핌]박공식 기자 = 중국 화웨이가 미국이 수출 금지한 엔비디아 칩을 대체할 최신 인공지능(AI) 칩을 개발해 제품 시험을 앞두고 있다고 월스트리트저널(WSJ)이 현지 시간 27일 보도했다. 신문은 화웨이가 일부 중국 기술기업에 새로 개발한 '어센드(Ascend) 910D'의 시험을 의뢰했다고 전했다. 어센드 910D는 엔비디아의 H100보다 성능이 더 우수한 것으로 평가되고 있으며 이르면 5월 말 시제품이 나올 것으로 예상된다. 앞서 로이터통신은 21일 화웨이가 자체 개발한 AI칩 910C를 내달 초 중국 기업에 대량 출하할 계획이라고 보도한 바 있다. 화웨이를 비롯한 중국 기업들은 데이터를 알고리즘에 제공해 더 정확한 결정을 내리게 하는 훈련 모델용으로 엔비디아 칩에 필적하는 첨단 칩을 개발하는 데 주력해왔다. 미국은 중국의 기술 개발을 억제하기 위해 B200 등 최첨단 엔베디아 칩의 중국 수출을 금지하고 있다. H100의 경우 2022년 제품 출하 전에 중국 수출을 금지했다.  중국 베이징에 있는 화웨이 매장 [서울=뉴스핌]박공식 기자 = 2025.04.28 kongsikpark@newspim.com kongsikpark@newspim.com 2025-04-28 12:26
안다쇼핑
Top으로 이동