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연구개발보도자료

ETRI, 그래핀 기반 플라즈몬 광도파 소자 개발

 

ETRI, 그래핀 기반 플라즈몬 광도파 소자 개발

  - 김진태 ETRI 박사, 광학분야 최고 권위지 옵틱스 익스프레스논문 게재
- 기존 금속대신 꿈의 신소재 그래핀이용 산업 활용 가능성 실험 증명
- 금속 장점과 그래핀 소재 장점 혼합 통해 차세대 광반도체 융합 소자기술로 각광



ETRI(한국전자통신연구원, 원장 김흥남)는 반도체 신소재인 그래핀 기반의 플라즈몬 광도파 소자를 개발했다고 22일 밝혔다.

이번 연구개발의 주인공인 그래핀소자창의연구실의 김진태 박사(37)(사진 아래)는 화학기상증착(chemical vapor deposition: CVD)법을 통해 성장한 그래핀을 기반으로 집적 광회로 구현이 가능한 그래핀 플라즈몬 광도파로 기술을 개발하고, 관련 논문을 지난 15일 광학분야 최고 권위의 저널인 『옵틱스 익스프레스(Optics Express)』11월호에 게재했다.

금속-유전체 경계면에서 발생되는 표면 플라즈몬 폴라리톤(surface plasmon polartion: SPP)의 특성과 응용을 연구하는 플라즈모닉스(plasmonics) 분야에서는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 등의 금속을 이용하는 금속선 광도파로(metal strip optical waveguide)에 대한 연구가 오랜 동안 진행되었다. 하지만, 금속의 전도도는 외부의 자극(예를 들면, 전기장)을 통해 변화시킬 수 없어, 금속을 기반으로 하는 플라즈몬 광도파로의 응용은 한계에 다다르고 있다.
 
반면, 반도체 특성을 갖는 그래핀의 전도도는 화학적 도핑(doping), 전기장, 자기장 그리고 게이트 바이어스(bias) 전압 조절 등을 통해 변화시킬 수 있어, 기존에 금속이 갖는 한계를 극복하는 신개념의 광전자소자를 개발할 수 있는 무한한 가능성을 갖고 있다.

이번에 개발한 그래핀 광도파로 기술은 기존에 이론적으로만 연구되고 있는 그래핀을 통한 광도파 특성을 실험적으로 증명한 것으로 대내·외 학문적·산업적 주목을 끈다. 특히 그래핀을 통한 광통신 성능을 확인함으로써, 그래핀 광도파로를 기존의 반도체 소자와 결합하여 광통신 및 전기통신이 동시에 가능한 차세대 광∙반도체 융합 신소자로서의 개발 가능성을 크게 열어뒀다.

이번 연구는 前 ETRI 그래핀소자창의연구실 최성율 박사(現 KAIST 전자공학과 교수)와 공동으로 진행한 것으로, 연구진은 그 동안 금속 플라즈모닉스 기반의 나노 집적 광전자 소자를 연구하여 『옵틱스 익스프레스(Optics Express)』, 『어플라이드 피직스 레터스(Applied Physics Letters)』 등 저명 학술지에 10 여 편의 관련 논문을 게재했다.

김진태 ETRI 박사는 “이번 개발 기술은 기존 반도체 공정에 곧바로 응용이 가능한 기술로, 기존 광∙반도체 융합 소자 대비 활용성 및 응용성이 보다 높은 신기술이다. 이 기술을 통해 반도체 강국으로의 우리나라의 위상을 다시 한번 세우는 계기가 될 것”이라고 말했다.

한편, ETRI는 창의·모험적 연구를 장려하기 위해 지난해부터 창의연구실을 설치·운영 중에 있으며, 이번 연구 성과는 ETRI가 자체 지원한 ‘원자수준 물성제어를 통한 신개념 그래핀 소자 연구’를 통해 도출됐다.

[배포번호 : 2011-75호]

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