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서울대 박영우 교수팀, 수 나노미터 선폭의 그래핀 나노리본 제작
거대규모 집적 회로에 사용될 인터커넥트 요소로서의 응용 가능성 제시
서울시민일보
▲ 그래핀 나노리본 제작 모식도. (사진제공=한국연구재단)     © 서울시민일보
국제 공동연구진이 수 나노미터(nm) 이하의 선폭을 갖는 그래핀 나노리본을 만들어 고성능 집적회로의 인터커넥트로의 그래핀의 응용가능성을 확인하였다. 인터커넥트로 사용되고 있는 구리와 유사한 수준의 전기전도도를 얻을 수 있게 된 것이다.

그래핀(graphene)은 탄소 원자 한 겹으로 이루어진 이차원 물질로서 전기전도도가 뛰어나고 대량생산할 수 있어 차세대 전자소자의 핵심부품으로 주목받는다.

인터커넥트(interconnect)는 집적회로(Integrated Circuit)의 소자와 소자 사이를 연결하여 전기신호를 전달, 매개하는 회로의 구성요소로 전기전도도가 높은 구리가 상용된다.

서울대 물리천문학부 박영우 교수 연구진과 미국 펜실베니아대(University of Pennsylvania) 물리천문학과 및 나노-바이오융합센터 찰리 존슨 교수 연구진이 공동으로 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 지원하는 해외우수연구기관유치사업의 지원을 받아 수행되었고 연구결과는 미국화학회가 발간하는 국제학술지 나노레터스(Nano Letters) 6월 23일자 온라인 판(논문명 : Correlating atomic structure and transport in suspended graphene nanoribbons)에 게재되었다.

집적회로에서 마치 신호등처럼 신호들을 분류하고 전송하는 교차점인 인터커넥트는 회로의 성능을 결정짓는 중요한 요소이다.

집적도를 높이기 위해 인터커넥트의 선폭을 줄이면 전기저항이 높아지면서 전력소비를 증가시켜 집적회로 전체의 성능을 저하시키는 것이 단점이었다.

연구팀은 투과전자현미경에 사용되는 전자빔을 이용해 그래핀을 조각하여 수 나노미터 이하의 나노리본 형태로 만들어냈다. 그래핀 나노리본의 경우 줄어든 선폭에도 불구하고 전기적 특성이 뛰어나 인터커넥트의 집적도 향상에 적합함을 확인하였다.

투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)은 고압의 가속전압으로 발생한 전자선이 시료를 투과하여 전자렌즈로 확대되어 관찰하는 현미경이다.

그동안 메모리 소자로의 응용에 주로 주목받아 온 그래핀의 반도체가 아닌 반금속인 특성에 주목, 낮은 전기저항 및 높은 전류밀도가 요구되는 인터커넥트로의 활용가능성을 제시한 것이다.

실제 그래핀의 폭을 수십 나노미터까지 좁힌 그래핀 나노리본은 기존 인터커넥트에 쓰이는 구리와 비슷한 수준의 전기전도도를 보이는 것으로 나타났다. 한편 열전도성과 기계적 강도는 구리보다 뛰어나다는 설명이다.

특히 기존 구리의 경우 선폭을 수십 나노미터 이하로 좁힐 경우 가장자리 산란으로 인해 전기저항이 높아지는 것이 단점이었다.

박 교수는 “그래핀의 미래 전자소자로의 직접접인 활용가능성을 제시한 것으로서, 메모리 소자로서의 응용성 외에 그래핀의 특성에 맞는 실질적인 응용처를 모색한 것”이라고 밝혔다.
/ 서울시민일보 인터넷부 엄재성 기자 news@seoulnewspaper.com
기사입력: 2014/07/31 [16:13]  최종편집: ⓒ ihansung
 
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