▲ 사진=서울대학교 공과대학 / 서울대학교 기계공학과 고승환 교수, 방준혁 박사과정생

서울대학교 공과대학(학장 이병호)은 기계공학부 고승환 교수 연구팀이 금속 나노와이어 박막의 물성을 국부적으로 정밀 제어하는 공정을 통해 소자로 제작하는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

금속산화물은 밴드갭 등 고유 성질에 따라 반도체 소자, 센서, 촉매 등 다양한 분야에서 연구되고 있는데, 이러한 물질을 전기소자로 활용하기 위해서는 정교한 패턴과 전극부와의 연결이 요구된다.

이에 고승환 교수 연구팀은 전이금속이 상온에서 금속과 금속산화물 상태로 모두 존재할 수 있으며 산화수에 따라 전기 화학적 특성이 달라짐에 주목했다.

또한 상온에서 산화구리나노와이어 박막에 집중적으로 레이저를 조사했다. 조사된 레이저는 나노와이어의 에너지를 높여 광열화학반응을 유도한다.

이때 주변 물질에 따라 산화 나노와이어를 산화시키거나 환원시킬 수 있어 다양한 구리기반물질(Cu, Cu2O, CuO)을 정교하게 패터닝을 할 수 있다.

이를 통해 한 물질에서 전극부와 센서부 형성을 가역적으로 제어해 서로 다른 기능을 갖는 다종의 센서 소자 제작을 가능하게 했다.

고승환 교수는 “물질 간의 긴밀한 접합을 유지한 채 물성만을 바꿀 수 있는 기술로, 기존의 소자 제작 방법에서 발생했던 이종 물질 접합 간 문제를 해결할 수 있는 원천 기술이 될 것이라 기대한다”고 밝혔다.

한편 이번 연구는 나노물질을 가공하는 기술로 인정받아 ‘Nano-Micro Letters’ 저널에 2022년 1월 22일 자로 발표됐다(Multi-Bandgap Monolithic Metal Nanowire Percolation Network Sensor Integration by Reversible Selective Laser-Induced Redox).