건국대 이과대학 노유신 교수팀(물리학과)이 마이크로 정밀전사기술을 활용해 기존의 금속전극을 광학적으로 투명하고 기계적으로 유연한 초박막 그래핀 전극으로 대체하는 신기술 ‘상하단 그래핀전극 접촉 기법(All-Graphene-Contact)’을 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 이 기법이 기존 금속전극 광소자가 유발하는 빛 흡수 및 산란 문제와 다른 소자와의 광 상호작용 제한 문제를 획기적으로 개선할 수 있는 기법이라 밝혔다. 또한 미세 정밀전사가 가능해 고집적 광회로 연구분야의 숙원과제인 다양한 온디맨드(on demand) 전기구동 광원을 구현할 수 있게 하는 핵심 기술이 될 수 있다고 설명했다.

연구팀은 다중겹 그래핀을 수직절단 방향으로 p-i-n 도핑된 반도체 나노선의 위쪽과 아래쪽 양단에 접촉시켜 p-contact와 n-contact을 구현했고, 전류주입을 통하여 밝기 제어 가능한 나노선 발광소자를 제작했다.

또한 고집적 광회로 내의 온디맨드 광원 구현 가능성을 검토하기 위해 미리 제작된 초소형 광도파로의 지정된 위치에 전기구동 나노선 광원을 정밀하게 통합시켰고, 성공적인 전류주입을 통해 발광 및 광도파를 통한 빛 전송을 실험적으로 보였다.

노 교수는 “초미세 광원 제작 기술의 발달로 고집적 광회로 연구에 진전이 있었지만, 단일 광원을 수동적 광학 장치들과 정밀하게 결합하고 심각한 광손실을 유발하지 않으면서 전기적으로 구동하는 것은 난제로 남아 있었다”며 “이번 All-Graphene-Contact 기법을 활용해 이러한 문제들을 동시에 해결할 수 있었다”고 말했다.

노 교수팀의 성과는 나노 과학기술 분야에서 세계적으로 권위있는 국제 학술지인 나노 레터스(Nano Letters) 지에 2022년 1월 20일 온라인으로 게재되었다. 이번 연구는 과학기술정보통신부의 신진연구사업의 지원으로 이루어졌다.

최승우 다른기사 보기