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  • 이동 통신을 위한 새로운 그래핀 증착 기술등록일 : 2015/03/25
  • 독일 연구진은 이동 통신에 적용될 수 있는 새로운 그래핀 증착 기술을 개발했다.

    GSM, UMTS, LTE, 와이파이, 블루투스는 현대 이동 통신의 무선 표준 중의 일부이다. 모든 무선 표준의 경우에, 주파수의 필터링 없이 신호 처리를 수행할 수 없다. 마이크로-음향 압전 공진기(Micro-acoustic piezoelectric resonator)는 이런 목적을 위해서 가장 일반적으로 사용되는 기술이다. 이론적으로 진동의 여기에 사용되는 전극이 매우 가볍다면 이런 공진기는 뛰어난 진동 특성을 가질 것이라고 알려져 있다. 그리고 가장 가벼운 전극은 전기 전도성을 가진 그래핀이다.

    “오늘날 일반적으로 사용되는 금속 전극들은 피아노 줄과 유사하게 그들의 질량으로 인해서 공진기의 진동을 저하시키고, 이로 인해서 통과 대역(bandpass) 필터 속의 신호 분리의 정밀도를 감소시킨다. 금속 전극들은 그들의 질량을 감소시킬 수 있도록 매우 얇을 수 없지만, 그래핀은 원자적으로 매우 얇은 전극으로서 전도성을 가질 수 있다”고 이 연구를 이끌었던 프라운호퍼 응용 고체 상태 연구소(Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics)의 René Hoffmann 박사가 설명했다. 이러한 매우 얇은 그래핀 전극의 경우에, Q-인자(quality factor)는 이론적인 수치에 가깝다.

    압전 공진기의 진동 특성을 성공적으로 개선할 수 있다면 더 높은 결합 계수(coupling factor)를 달성할 수 있다. 따라서 필터의 신호 분리 정밀도와 에너지 효율이 증가할 수 있다. 여기서, 문제점은 알루미늄 질화물 압전기를 기반으로 하는 휴대용 통신 구성요소와 거의 질량이 없는 그래핀 전극들을 연결하는 것이다.

    이번 연구진은 알루미늄 질화물 위에 그래핀 증착 및 그래핀 전사를 위한 효율적인 기술을 개발하는데 집중하고 있다. 그래핀을 원자적으로 매우 얇은 재료로 제조하고 처리할 수 있지만 산업용 규모로 이것을 제조하는 것은 매우 어렵다. 그래핀은 많은 분야에 매우 유용하게 적용될 수 있다고 알려졌지만, 이 재료의 제조가 너무나 어렵기 때문에 아직 성공적이지 못했다. 따라서 경제적인 제조 및 처리 기술의 개발은 그래핀의 뛰어난 이론적인 특성을 활용하는데 필수적이다.

    반도체 산업에 유망한 기판 크기로 그래핀을 증착시킬 수 있는 유망한 방법은 화학 기상 증착이다. 여기서, 구리와 같은 촉매 표면은 탄소가 포함된 가스가 뜨거운 표면 위에서 분해되어서 그래핀 속으로 재구성될 때까지 거의 1000℃까지 가열된다. 향후에, 이런 방법은 기존의 알루미늄 질화물 기반의 통과 대역 필터 속에 그래핀을 직접적으로 결합시키기 위해서 산업용으로 호환될 수 있는 기술로 개발될 예정이다.

    이번 연구진이 참여한 “그래핀 플래그십(Graphene Flagship)”은 유럽 시장에 접근할 수 있는 그래핀을 만들기 위해서 10억 유로의 유럽연합 자금으로 대학, 연구소, 기업들과의 협력 아래 그래핀을 조사하고 있다.

    그림. 그래핀의 증착을 위한 새로운 CVD-반응기, 향후에, 비용 효율적이고 간단한 기술로 알루미늄 질화물 기반의 통과 대역 필터 위에 그래핀의 증착 및 전사를 할 수 있게 될 것이다.
  • 키워드 : 그래핀, 이동 통신, 증착
  • 출처 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑