개발된 다이오드는 음이온을 이용해 저항을 조절하고, 동시에 수소를 발생시킬 수 있어 수소를 이용한 에너지원 개발이나 화학센서 등 다양한 분야로의 활용이 기대된다.
연구 결과는 '표면 전기화학적 스위칭을 이용한 가변저항 산화 그래핀 다이오드'란 제목으로 네이처 출판그룹에서 발행하는 사이언티픽리포트(Scientific Report)지 7월10일 온라인 판에 게재됐다.
연구팀이 만든 새로운 다이오드는 p타입 반도체인 환원그래핀산화물(RGO)과 n타입 실리콘 반도체를 접합시킨 형태다.
p타입은 양(+)전하인 양공(hole)이 많은 형태를 말하고, n타입이란 음(-)전하인 전자(electron)가 많은 반도체를 일컫는 용어다. 사용된 RGO는 탄소 단일 원자층이 여러 겹으로 쌓여 3~5나노미터 두께를 가진 초박막 구조이다.
다이오드는 전류를 한 방향으로만 흐르게 하고, 전압의 크기에 비례하여 전류량이 커지는 성질을 가진 반도체 소자로서 전자기기에는 꼭 필요한 존재다.
공동 연구팀이 개발한 다이오드는 전압과 전류량이 비례하지 않는 특이한 현상을 보인다. 1V 미만의 전압에서는 전류가 증가하지만 1V와 4V 사이에서는 일정한 수준으로 계속 유지되고 다시 4V를 넘어서게 되면 전류량이 증가하는 '다 저항 다이오드'의 특징을 보인다. 즉 저항이 일정한 비율로 증가 또는 감소하지 않고 전압 크기에 따라 각기 다른 저항 값을 보여 전류량에도 영향을 끼치는 것이다.
한편 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 '신진연구자 지원사업', '중점연구소 지원사업' 및 한국표준과학연구원 '측정과학우수연구센터'의 지원을 받아 수행됐다.
서형탁 교수는 "적은 에너지를 가지고 물을 분해 수소를 생성해 새로운 에너지원 개발에도 활용될 수도 있다"고 말했다.
kapsoo@fnnews.com
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