[메디먼트뉴스 양경모 기자] 중국 연구진이 기계적 변형에 매우 민감하게 반응하는 2차원 신소재를 개발해 차세대 플렉시블 반도체 기술의 새로운 가능성을 열었다.
중국과학원 물리연구소 바오리 류 교수 연구팀은 2차원 물질인 '지르코늄 트리셀레나이드'(ZrSe3)가 기존 소재보다 변형에 2~3배 더 민감하게 반응한다는 연구 결과를 국제학술지 '나노 리서치'에 발표했다고 28일 밝혔다.
스트레인트로닉스는 기계적 변형을 이용해 반도체 소재의 전기적·광학적 특성을 제어하는 기술로, 웨어러블 기기나 플렉시블 디스플레이의 핵심 분야로 꼽힌다.
연구팀은 극저온 환경에서 지르코늄 트리셀레나이드에 2축 압축 변형을 가해 특성 변화를 관찰했다. 폴리카보네이트 기판 위에 올린 소재를 냉각시켜 기판이 수축하면서 발생하는 변형을 이용하는 방식이다.
그 결과, 지르코늄 트리셀레나이드의 '게이지 팩터'가 1% 변형당 약 136meV(밀리전자볼트)에 달하는 것으로 나타났다. 이는 현재까지 보고된 2차원 소재 중 가장 높은 수준의 변형 반응성이다.
게이지 팩터는 소재가 변형에 얼마나 민감하게 반응하는지를 나타내는 척도로, 이 수치가 높을수록 더 적은 힘으로도 큰 특성 변화를 유도할 수 있다. 연구팀에 따르면 이는 대표적인 2차원 물질인 이황화몰리브덴(MoS2)보다 2~3배 높은 수치다.
바오리 류 교수는 "이번 연구는 지르코늄 트리셀레나이드가 차세대 스트레인트로닉스, 특히 플렉시블 광검출기 등 유연한 광전자 소자에 적용될 수 있는 높은 잠재력을 가졌음을 입증했다"고 설명했다.
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