반도체 소재나 배터리 도전재 등으로 그래핀이라는 물질이 쓰이기 시작했습니다.
그래핀은 꿈의 신소재라고 부르는데, 오늘은 그래핀에 대해 간단하게 알아보겠습니다.
그래핀에 대해 알기위해서는 먼저 흑연에 대해 알아봐야하는데요,
흑연은 탄소(C)로 이루어진 물질로, 층상구조의 특성을 가집니다.
이 때 한 층과 다른 층 사이의 탄소 원자들은 화학적 결합을 이루고 있지 않으며 층들이 사뿐히 얹힌 구조로 층과 층 사이의 결합이 매우 약한 상태입니다. 이러한 이유로 연필심을 종이에 문지르면 수많은 흑연층이 떨어져 나와 종이에 흔적을 남기게되고, 이런 구조적 특징을 이용한 것이 연필입니다.
이렇게 층층 구조를 가지는 흑연이 한 층으로만 존재하면 어떤 특징을 가지게 될까요?
신기하게도 흑연과 전혀 다른 특징을 가지게 됩니다.
물리적 강도가 강철보다 200배 이상 강하며, 전기와 열 전도성이 모두 구리보다 현저히 높고, 전기적 특성을 다양화할수 있습니다.
이렇게 흑연이 한 층만 존재할 때 바로 '그래핀(Graphene)'이라 부릅니다.
* 그래핀
- 그래핀은 전자가 끊임없이 원자의 구속을 뿌리치고 밖으로 돌아다니므로 도체의 특성을 지닙니다.
(참고로 밴드갭이 없는 제로 밴드갭 물질이기도 합니다.)
→ 이 특징으로 인해 전도성이 뛰어나므로 반도체 소자내 전극 소재나 배터리 도전재 등으로 활용됩니다.
- 도핑(최외각전자 수가 서로 다른 물질을 인위적으로 주입해서 전기적 특성을 변화시키는 것)이라는 특수한 공정을 통해 그래핀에 탄소 외에 원자를 불순물로 주입하면 밴드갭이 형성되며 반도체의 특성을 나타냅니다.
→ 이는 그래핀에 여러 공정을 응용하면 실리콘 대신 다양한 종류의 반도체 소자를 만들 수 있음을 암시함.
- 강한 물리적 특성으로 인해 방탄복이나 가스통 같은 곳에 상용화된 상태.
- 그래핀이 돌돌 말린 원기둥 형태의 탄소 나노 튜브(CNT) 소재가 2차전지의 도전재 소재로 적극적 도입되고 있습니다.
※본 포스팅은 '현명한 반도체 투자' 책 내용을 일부 발췌 및 인용하여 작성한 포스팅입니다.
자세한 내용은 해당 책을 참고해주세요.
최근댓글