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실제 장치에서 작동하는 그래핀 만들기
그래핀은 독특하고 뛰어난 특성을 가지고 있어 다양한 기술 장치를 생산할 수 있는 잠재력이 큰 금속입니다. 이러한 특성에는 극도로 얇은 두께, 전기 및 열 전도성, 가볍고 투명하며 실리콘보다 훨씬 더 강하다는 사실이 포함됩니다. 그러나 이러한 특성에도 불구하고 그래핀은 여러 가지 현실적인 문제로 인해 아직 이러한 기술 장치에 사용되지 못하고 있습니다.
특히 제조된 디바이스에서 그래핀의 열 전도성은 실용적인 과제 중 하나입니다. 이 경우 그래핀은 금속의 열전도도를 감소시키는 기판 위에 지지되어야 합니다. 높은 열전도율은 모든 전자 장치에 매우 중요합니다. 이 문제를 해결하기 위해 연구자들은 3차원 상호 연결된 그래핀 형태 구조를 사용하는 등 그래핀을 거시적으로 지지하는 새로운 방법을 고려하고 있습니다. 또한 초박형 흑연 구조나 그래핀에 가까운 구조를 가진 육각형 질화붕소를 사용할 수도 있습니다.
그래핀의 또 다른 문제는 플라스틱으로 코팅해야 하기 때문에 녹는다는 점입니다. 온도가 높아지면 탄성 고분자 기판이 고무처럼 녹거나 녹은 물질로 변해 그 위에 형성된 전자 물질을 파괴하고 전자 장치를 연결하는 작은 전도선을 고장나게 만들 수 있습니다. 오스틴에 있는 텍사스 대학교의 기계 엔지니어인 리 시(Li Shi)는 인터페이스의 전도도를 높이기 위해 인터페이스의 품질을 향상시킴으로써 이 문제를 해결할 수 있다고 말합니다.
또한 시와 그의 연구팀은 그래핀의 열 에너지 저장 기능을 향상시켜 현실적인 문제를 해결할 수 있다고 제안합니다. 예를 들어, 제조업체는 초박형 그래핀 폼을 사용하여 그래핀으로 만든 장치의 전력 용량을 향상시킬 수 있습니다. 이는 열 에너지를 저장하는 데 사용되는 상 변화 물질에 열이 충전 및 방전되는 속도를 증폭함으로써 달성할 수 있습니다. 또 다른 돌파구는 광자, 전자, 분자와 같은 기본 에너지 운반체와 그 산란의 개념을 이해하는 데 있습니다. 광자 산란의 개념을 이해하면 격자파를 이해하는 데 도움이 되고 결국 다른 물질이 그래핀을 지원할 때 열 전도성 문제를 해결할 수 있습니다.
삼성은 또한 실제 디바이스에서 그래핀을 사용하는 방법을 파악하는 데도 돌파구를 마련했습니다. 이 새로운 기술은 실리콘 웨이퍼 위에 구축된 고품질 결정 그래핀을 개발하는 데 초점을 맞출 것입니다. 이를 통해 그래핀 전계효과 트랜지스터(GFET) 생산에 적합한 그래핀을 생산할 수 있을 것입니다. 그래핀이 벗겨지더라도 실리콘 웨이퍼는 다른 생산을 위해 재활용할 수 있습니다.
Chin Trento
