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電子工學會誌 = The journal of Korea Institute of Electronics Engineers, v.42 no.7 = no.374, 2015년, pp.76 - 87
이병훈 (광주과학기술원) , 황현준 (광주과학기술원) , 장경은 (광주과학기술원) , 김윤지 (광주과학기술원) , 김소영 (광주과학기술원) , 유원범 (광주과학기술원)
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| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| 그래핀이 갖는 특이한 밴드구조는 무엇인가? | 그래핀이 세계적으로 주목받는 연구의 대상이 된 이유는 2차원 구조체라는 이유도 크지만 그래핀이 갖는 특이한 밴드구조 때문이다[1]. 그래핀은 탄소원자가 벌집구조를 이루는 형태로 단위 셀에 2개의 탄소 원자가 존재한다. 탄소는 4개의 최외각 전자를 가지고 있어 다이아몬드의 경우 sp3혼성 결합을 이루고 있으나 그래핀의 경우 탄소간에 강한 결합인 σ 결합이 sp2 혼성궤도를 이루고 남은 하나의 전자가 불완전한 π결합을 이루고 있다. 이로 인하여 그래핀의 밴드구조는 벌집구조의 육각형 꼭지점에 위치한 탄소를 기준으로 전자가 가득 찬 valence 밴드와 전자가 없는 conduction 밴드가 꼭지점에서 만나게 되고 Fermi 준위에서 Dirac cone이라고 부르는 형태를 띄게 된다(<그림 4>). 이러한 밴드 구조상의 특징으로 인하여 그래핀의 전도특성에 관여하는 자유 전하들은 Dirac cone 부근에서 질량이 없는 광자와 비슷한 성질을 가지며 매우 높은 전하이동도를 갖게 된다. | |
| 수십 nm이하의 미세 패터닝을 통해 밴드갭을 여는 방식의 문제점은? | 5eV까지 가능하며 이를 이용해 약 104정도의 전류비를 보고하였다. 이러한 수십nm 이하의 미세 패터닝을 통해 밴드갭을 여는 방식은 복잡한 공정과정중에 그래핀의 전기적 특성이 열화되면, 밴드갭이 발생하면서 전하이동도가 감소되는 문제가 있다. | |
| 그래핀이란? | ” 흔히 그래핀(graphene)을 소개할 때 나오는 이야기다. 그래핀은 우리가 자주 사용하는 연필심에 쓰이는 흑연의 구성 물질로 흑연을 뜻하는 그래파이트(graphite)에 탄소 이중 결합을 가진 분자를 의미하는 접미사 -ene을 결합하여 만든 용어이다. 그래핀은 벌집구조의 탄소원자 한 층으로 된 0.34nm 두께의 2차원 평면 막을 뜻한다. 이러한 그래핀을 이용하여<그림 1>에서 보이는 것처럼 하나의 그래핀을 층층이 쌓으면 3차원의 흑연이 만들어지고 길게 말거나 둥글게 말 경우 1차원의 탄소나노튜브(CNT)나 0차원의 풀러린(C60) 가 된다. |
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