ETRI 2차원 반도체 나노시트 제조 핵심기술 개발
원재료 물에 넣고 나트륨 첨가

적은 비용으로 반도체나 전기자동차의 고용량 축전지 등을 만들 수 있는 길이 열렸다.

국내연구진이 물에 나트륨(Na)을 넣어 신개념 이차원 반도체 소재인 나노시트(Nano sheet) 기술 개발에 성공했다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 나노 두께의 초박막 형태 신물질 ‘이차원(2D) 반도체 나노시트’ 제조 핵심기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

이차원 소재는 흑연에서 얇게 한 층 쪼개 낸 형태를 통칭하며, 전도체인 그래핀이 대표적 물질이다. 이차원 반도체는 나노 크기로 매우 얇게 쪼개지는 특성이 있어 원자간 결합이 매우 강하지만 층 사이 결합력이 약해 한층 한층 쉽게 나뉜다.

이차원 반도체는 리튬(Li) 이온과 유기용매를 활용해 고농도 분산액을 얻을 수 있다. 그러나 유기용매 사용 시 작업자 건강에 좋지 않고 환경오염 문제가 있다. 연구진은 잘 쪼개지는 결정석(나노시트 원재료)을 친환경 용매인 물에 넣고 나트륨을 첨가했다. 이후 초음파를 이용해 ㎚(나노미터) 이하 두께로 한 층씩 쪼개 냈다고 설명했다. ETRI가 개발한 나노시트는 기존 리튬 이온을 이용한 이차원 반도체 박리 나노시트와 달리 표면 산화 등 변성이 전혀 없는 것이 특징이다.

실제 연구진은 파우더 형태 수용성 고분자를 수분산액에 넣어 점성이 높은 액체로 만들고 이를 반도체 막 기판 위에 얇게 코팅해 메모리 소자용 반도체 층을 만들기도 했다. 이를 활용하면 저가 용액공정으로도 유연한 메모리 소자나 센서 등을 대량 제조할 수 있다. 연구진은 이차원 소재 나노시트가 앞으로 전기차의 고용량 축전지, 이차전지, 유연하고 투명한 전자기기 등에 활용될 것으로 전망했다.

조재근 기자 jack333@cctoday.co.kr
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