아주대 염동일 교수팀, 전기적 제어 가능한 그래핀-광섬유 소자 세계 첫 개발

아주대학교는 염동일 교수 연구팀이 세계 최초로 전기적 조절이 가능한 그래핀-광섬유 소자를 개발했다고 28일 발표했다.

그래핀은 탄소원자가 벌집 모양으로 결합된 단일 원자층으로 높은 전도성과 투명성, 유연성을 갖춰 반도체·디스플레이·태양전지 등 차세대 전기소자와 광전소자 및 광학소자를 만들 수 있는 꿈의 신소재다.

아주대 염동일 교수팀, 전기적 제어 가능한 그래핀-광섬유 소자 세계 첫 개발

하지만 단일층 그래핀의 경우 빛 흡수율이 2.3% 정도밖에 되지 않아 고효율의 광반응 성능을 가진 광소자나 광전소자를 만드는데 어려움이 있었다.

염 교수 연구팀은 그래핀 전계효과트랜지스터(FET)와 광섬유를 결합해 그래핀-광섬유 광전소자를 개발하고, 이 광전소자를 통해 전기적 제어가 가능한 극초단 광섬유 레이저를 만드는데 성공했다.

개발한 광전소자는 빛이 광섬유를 따라 진행하면서 발생하는 감쇄파와 그래핀이 상호작용하면서 빛 흡수율을 최대 90%까지 조절할 수 있는 고효율 소자다. 연구결과는 세계적인 과학저널인 네이처 커뮤니케이션즈 4월호에 ‘전기적 신호로 능동조절 가능한 전광섬유 그래핀 소자’라는 제목으로 게재됐다.

염동일 교수는 “이번에 개발한 그래핀-광섬유 광전소자는 산업용 정밀 레이저 가공이나 레이저 무기를 구현하는데 쓰이는 광섬유 레이저에 직접 응용할 수 있다”며 “향후 고효율 그래핀 기반 광전자소자나 광학소자를 구현하는데도 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

김순기기자 soonkkim@etnews.com