전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 전기·전자

속보

더보기

흑린 성능저하 난제 규명..차세대 2차원 반도체 소자로 재조명

기사입력 : 2019년03월11일 13:38

최종수정 : 2019년03월11일 13:38

연세대 이연진·한국외대 김태경 교수 연구성과

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 연세대 이연진·한국외대 김태경 교수 공동 연구팀은 흑린(black phosphorous) 응용의 가장 큰 걸림돌인 성능저하 원리를 규명, 근본적 해결책을 제시했다고 11일 밝혔다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie)’ 내부표지 논문으로 선정돼 이날 출판됐다.

연구진에 따르면 흑린은 독특한 원자 배열을 가진 인(P) 원소만으로 이뤄진 물질이다.

내부표지 이미지(산소와 수분에 의해 성능저하가 발생하는 흑린) : 산소(붉은색)가 흑린 표면에 흡착된 후 전자가 이동돼 산화가 일어나고 그와 동시에 수분이 흡착돼 성능저하가 발생하는 흑린의 표면 변화과정(좌→우). 이 그림은 앙게반테 케미 (Angewandte Chemie) 2019년 12호 내부 표지로 채택됐다. 2019.03.11. [사진=한국연구재단]

그래핀처럼 2차원 박리가 가능하며, 전기적‧광학적 성질이 매우 우수하다. 전류 제어가 어려운 그래핀과 달리 흑린은 전기전도성을 결정하는 에너지 준위 차인 밴드갭을 조절해 전류 제어가 가능하므로 전자소자 제작이 용이하다는 장점도 있다.

하지만 공기 중 산소와 수분에 취약한 불안정성으로 인해 물성 연구와 응용에 어려움을 겪어 왔다.

이에 연구진은 흑린의 성능 저하를 결정하는 핵심 물리량이 전자밀도임을 규명하고, 이를 제어해 성능저하를 방지할 수 있음을 밝혀냈다. 전자밀도는 물질 내 특정 에너지에 존재하는 전자의 양이다.

흑린은 두께에 따라 밴드갭이 변화하는데, 이 독특한 물리적 성질이 성능저하와 깊은 연관성이 있을 것으로 연구팀은 예상했다. 따라서 공기 중 산소, 수분과 반응해 흑린의 표면 성질이 변화함을 원자간력 현미경으로 정밀하게 측정했다.

그 결과, 일반적인 예상과는 반대로 여덟 층 이상의 두꺼운 흑린이 두 층의 얇은 흑린보다 빠른 성능저하가 발생했다.

연구팀은 이를 설명할 수 있는 이론적 모델을 개발했다. 이 연구모델에 따르면 흑린이 두꺼울수록 밴드갭이 작아지고 전자밀도는 커지며, 이로써 산소‧수분과의 화학반응이 가속됐다.

김태경 교수는 “성능저하 원인을 설명하는 이론적 모델은 흑린에만 국한되는 모델이 아니며 다른 2차원 반도체에 적용시킬 수 있을 것”이라고 연구의의를 설명했다.

이연진 교수는 “향후 흑린의 표면 전자밀도를 제어하여 전기적 특성뿐 아니라 안정성 또한 향상시킨 전자소자를 제작할 계획”이라고 후속 연구계획을 밝혔다.

 

 

kimys@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
李대통령, 오광수 민정수석 사의 수용 [서울=뉴스핌] 이영태 선임기자 = 이재명 대통령은 13일 전날 밤 사의를 표명한 오광수 대통령실 민정수석비서관의 사의를 수용했다. 강유정 대통령실 대변인은 이날 오전 브리핑에서 "오광수 민정수석이 어젯밤 이재명 대통령께 사의를 표했다"며 이같이 말했다. 오광수 대통령실 민정수석비서관 [사진=대통령실] 강 대변인은 "이 대통령은 공직기강 확립과 인사 검증을 담당하는 민정수석의 중요성을 두루 감안해 오 수석의 사의를 받아들였다"고 전했다. 이어 "대통령실은 이재명 대통령의 사법개혁 의지와 국정 철학을 깊이 이해하고 이에 발맞춰 가는 인사로 조속한 시일 내에 차기 민정수석을 임명할 예정"이라고 부연했다. 대통령실 관계자는 차명 부동산과 차명 계좌 의혹으로 오 수석이 물러난 만큼 차기 민정수석 검증 기준에 청렴함 등이 포함될 것이야는 질문에 "일단 저희가 가지고 있는 국정철학을 가장 잘 이해하고 이를 시행할 수 있는 분이 가장 우선적인 이재명 정부의 인사검증 원칙이라고 할 수 있겠다"며 "새 정부에 대한 국민들의 기대감이 워낙 크기 때문에 그 기대에 부응하는 게 첫 번째 사명"이라고 답했다. 이 관계자는 오 수석 건을 계기로 인사 검증 기준이라 원칙이 마련될 수 있느냐는 질의에는 "이 대통령이 여러 번 표방했던 것처럼 우리 정부에 대한 기대감, 그리고 실용적이면서 능력 위주의 인사가 첫 번째 가장 먼저 포방될 원칙"이라며 "그리고 여러 가지 우리 국민들이 요청하고 있는 바에 대한 다방면적인 검토는 있을 예정"이라고 언급했다. medialyt@newspim.com 2025-06-13 09:43
사진
조은석 내란특검 "사초 쓰는 자세로" [서울=뉴스핌] 김현구 기자 = 이른바 '3대 특검(특별검사)' 중 내란 특검을 맡게 된 조은석(60·사법연수원 19기) 전 감사원장 권한대행이 13일 "수사에 진력해 온 경찰 국가수사본부, 고위공직자범죄수사처, 검찰의 노고가 헛되지 않도록 최선을 다해 사초를 쓰는 자세로 세심하게 살펴 가며 오로지 수사 논리에 따라 특검직을 수행하겠다"고 밝혔다. 조 특검은 이날 "수사팀 구성과 업무공간이 준비되면 설명해 드릴 기회를 갖도록 할 것"이라며 이같이 전했다. 조 특검은 현재 퇴직 후 별도 근무 중인 변호사 사무실이 없고 재택근무 중이다. 조은석 내란 특별검사. [사진=뉴스핌DB] 전남 장성 출신인 조 특검은 광주 광덕고와 고려대 법학과를 졸업한 뒤 1993년 수원지검 성남지청에서 검사 생활을 시작했다. 그는 대검찰청 중앙수사부 검찰연구관, 대검 공판송무과장, 대검 범죄정보1·2담당관, 서울중앙지검 형사3부장검사, 서울북부지검 차장검사, 광주지검 순천지청장, 서울고검 형사부장 등을 거쳤다. 이후 2014년 대검 형사부장 시절 세월호 참사 검경 합동 수사를 지휘했고, 청주지검장, 사법연수원 부원장을 지낸 뒤 문재인정부에서 서울고검장과 법무연수원장을 역임한 뒤 검찰을 떠났다. 2011~2025년 감사원 감사위원을 지낸 조 특검은 임기 중 전현희 전 국민권익위원회 위원장에 대한 감사가 '표적 감사'라며 제동을 거는 등 윤석열정부와 대립하기도 했다. 한편 이재명 대통령은 전날 저녁 내란 특검에 조 특검, 김건희 특검에 민중기 전 서울중앙지법원장, 채해병 특검에 이명현 전 국방부 검찰단 고등검찰부장을 각각 지명했다. 조 특검과 민 특검은 더불어민주당 추천, 이 특검은 조국혁신당 추천이다. 각 특검은 최장 20일간 준비기간을 거치게 되며, 내달 초 본격적인 수사가 이뤄질 것으로 예상된다. 내란 특검은 최대 60명, 김건희 특검은 40명, 채해병 특검은 20명의 검사를 파견받을 예정이다. hyun9@newspim.com 2025-06-13 07:42
안다쇼핑
Top으로 이동