최 교수 연구팀은 직접 발명한 수직배열된 실리콘 나노선의 직경, 밀도, 결정방향, 배열 들을 정밀제어하고 대면적 그래핀을 상부전극으로 사용해 쇼트키 다이오드를 제작, 이를 분자 센서에 적용, 그 반응도가 산소 및 수소 가스에 대해 각각 37, 1280%의 저항변화를 보이는 초고감도임을 증명했다.
현재까지의 나노선 분자 센서에 대한 연구들은 나노선의 상부에 균일한 전극 증착을 위해 나노선 상부 일정부분을 다양한 유전체 또는 유기물로 덮은 후 전극을 증착하는 방법이 이용돼 왔다. 그러나 이런 방법들은 부도체나 유기물이 나노선 상부의 일정부분을 덮어버림으로써 분자들과 접촉하는 표면적을 감소시켜 효율을 떨어뜨리는 단점이 있었다.
또한 상부에 균일한 금속전극 증착을 위하여 유전체를 사용하면 구동전압이 높아지게 돼 열적인 문제 등을 유발하여 소자 성능 및 내구성이 감소하게 된다는 한계가 있었다.
최 교수는 “이번 연구를 통해 개발된 그래핀/실리콘 나노선 쇼트키 다이오드를 기반으로 분자 센서 뿐만 아니라 관련 센서인 바이오 센서를 비롯해 태양전지 등의 광전자소자도 곧 개발될 것으로 기대가 되며, 아울러 화학적식각법과 CVD를 기반으로 대면적으로 소자가 제작됨으로써 반도체 나노선과 그래핀을 기반으로 하는 소자들의 실용화 가능성이 더욱 높아질 것으로 기대된다”고 했다.
이번 연구 성과는 20일, 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 온라인판에 게재, 국내외 특허 출원됐다.
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