꿈의 소재 그래핀 에너지 준위 조절 기초현상 규명

전자 재료와 에너지 재료에 응용 가능
폐열 이용한 열전에너지 소자 개발 기여

산화 그래핀의 환원 정도를 조절하여 Seebeck coefficient를 관찰 후 상대적인 에너지 준위에 대한 변화를 보여줄 수 있었다.

꿈의 소재로 불리는 그래핀을 에너지 재료에 응용할 수 있는 실마리가 마련됐다.

한국연구재단 이현정 교수와 박현우 박사 연구팀이 산화 그래핀의 환원 및 도핑 정도를 조절해 그래핀의 에너지 준위를 조절할 수 있는 기초현상을 규명했다.

그래핀은 우수한 전기적 특성을 가지고 있어 전자 재료나 에너지 재료 분야에서 많은 주목을 받고 있다. 많은 장점에도 제로 밴드갭과 전자나 정공과 같은 특정 캐리어를 조절하기 어려워 응용에 한계를 보이고 있다.

연구팀은 산화 그래핀의 환원 정도를 조절하거나 산화 그래핀 격자 내에 붕소 및 질소 불순물을 치환하는 방식으로 다양한 에너지 준위를 가지고 있는 소자를 제작하고 이를 통해 환원된 그래핀의 에너지 준위를 조절할 수 있는 기초 현상을 규명했다.

이런 과정으로 준비된 환원된 산화 그래핀은 각각 다른 에너지를 가지고 있어 전자 재료 또는 에너지 재료에 응용할 수 있는 기초적인 중요한 정보를 제공할 수 있다. 특혜 폐열을 이용한 전기에너지를 얻은 열전에너지 소자 개발에 크게 기여할 수 있게 됐다.

이현정 교수는 “탄소 기반의 전자, 또는 에너지 재료를 이용하기 위해 요구되는 에너지 준위나 전기적 특성이 다른데 이번 연구가 이에 대한 단초를 제공할 수 있을 것”이라며 “산화 그래핀의 상대적인 에너지 준위를 구분함으로써 향후 열전에너지 소재 개발에 기여할 수 있는 기초연구를 제시했다”고 연구 의의를 설명했다.
이해미 기자 ham7239@