▲ 사진=건국대학교

건국대 이과대학 노유신 교수팀(물리학과)이 마이크로 정밀 전사 기술을 활용해 기존의 금속 전극을 광학적으로 투명하고 기계적으로 유연한 초박막 그래핀 전극으로 대체하는 신기술 ‘상하단 그래핀 전극 접촉 기법(All-Graphene-Contact)’을 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 이 기법이 기존 금속 전극 광소자가 유발하는 빛 흡수 및 산란 문제와 다른 소자와의 광 상호작용 제한 문제를 획기적으로 개선할 수 있는 기법이라고 설명했다. 또한 미세 정밀 전사가 가능해 고집적 광회로 연구 분야의 숙원과제인 다양한 온디맨드(on demand) 전기구동 광원을 구현할 수 있게 하는 핵심 기술이 될 수 있다고 덧붙였다.

연구팀은 다중겹 그래핀을 수직 절단 방향으로 p-i-n 도핑된 반도체 나노선의 위쪽과 아래쪽 양단에 접촉시켜 p-contact와 n-contact를 구현했고, 전류 주입을 통해 밝기 제어할 수 있는 나노선 발광소자를 제작했다.

또한 연구팀은 고집적 광회로 내의 온디맨드 광원 구현 가능성을 검토하기 위해 미리 제작된 초소형 광도파로의 지정된 위치에 전기구동 나노선 광원을 정밀하게 통합시켰고, 성공적인 전류 주입을 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 권위 있는 국제 학술지인 나노 레터스(Nano Letters) 지에 2022년 1월 20일 온라인으로 게재됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부의 신진 연구사업의 지원으로 이뤄졌다.