IBS, 구리 표면 산화 제어해 360가지 색상 구현

 

기초과학연구원(IBS) 나노구조물리 연구단 이영희 단장은 부산대, 성균관대와 공동으로 구리의 표면 산화층을 조절해 360가지 이상의 총천연색(사진. IBS)을 구현하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.

대면적 구리 박막 산화층을 1~2 나노미터 두께 수준으로 조절한 연구는 최초로, 산화물 층 두께를 정밀하게 조절해 총천연색을 구현할 수 있다.

연구진은 먼저 원자 수준으로 평평한 단결정1) 구리박막을 만들기 위한 장치를 개발했다. 연구진이 개발한 ‘원자 스퍼터링 에피택시(Atom Sputtering Epitaxy)’ 장치는 원자 단위로 구리를 적층해, 기존의 박막 결정성장 장비에서 구현할 수 없는 0.2nm 두께의 극도로 평평한 단결정 구리 박막을 제조하는 데 성공했다.

이렇게 얻은 구리 박막을 이용해 연구진은 구리의 산화 방향을 제어하고, 산화층 두께를 원자층 수준으로 조절하는 데 성공했다. .

연구진은 레이저를 이용해 표면을 국소적으로 산화시키는 산화-식각2)(oxide-lithography) 기술을 선보였다.

연구진이 성장시킨 단결정 구리 박막은 레이저 열에 영향을 받아 부식된 색을 보이는 현상을 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 후가공에 의한 투명산화층, p형 반도체3) 영역 삽입도 가능하다.

이번 연구는 구리의 산화를 완벽하게 제어해, 학문적·산업적으로 중요한 의의를 갖는다. 연구진은 앞으로 구리를 산화시켜 투명한 p형 산화물 반도체로 활용하는 연구와 산화 식각을 통해 기존 방식과 전혀 다른 반도체 공정을 개발하는 연구를 수행할 예정이다.

이번 연구는 신소재 분야의 세계적 권위지인 어드밴스드 머티리얼즈 (Advanced Materials, IF 27.398)지에 3월 9일 실렸다.