훌륭한 안정성, 높은 투명성과 우수한 전도성을 가진 새로운 투명 전극 물질은 투명성과 전도성 상이 불가피한 균형이 지배한다. 금속은 매우 전도성이 높지만 투명하지 않고 플라스틱은 꽤 투명하지만 전도성이 높지 않다. 그러나 많은 광전 응용들은 고투명성과 고전도성 모두를 가진 전극들을 이상적으로 요구한다.

연구원들은 그래핀이 실재하는 투명 전자 물질들의 성능을 앞선다고 믿고 있고 초기 연구 결과들은 이를 증명해 준다. 하지만, 단층 그라핀은 매우 전도적인 전극을 제조하는데 적합하지 않을 수 있다. 이 딜레마는 그래핀 필름의 투과성이 층 수가 증가하면서 감소된다는 것이다.

그러므로 다층 그래핀의 제조와 측정에서 층의 수를 결정하기 위한 빠르고 신뢰적인 방법을 가진다는 것이 매우 중요하다고 델프트 기술 대학 정밀 마이크로시스템 공학과 PhD 연구원인 소우엔 주가 말했다. 얼마나 많은 그래핀 층들이 동시에 투과성 요구에 맞고 훌륭한 전도성을 제공할 수 있는지 결정하는 간단한 관계를 갖는 것은 매운 가치 있는 도구가 될 것이다.

"Optical transmittance of multilayer graphene"라는 제목의 EPL (유로피직스 레터스)에 게재된 논문에서 65층 두께의 다중 그라핀의 광 투과성을 연구했다.

CVD 다층 그래핀 상의 대형 밀접 결합 근사와 광학 측정을 결합하여, 연구원들은 그래핀 층 수에 의해 고유하게 결정되는 가시 영역 내 그래핀 필름들을 통한 광학 투과성을 발견했다. 또한 광학 투과 측정은 라만 분광기를 일반적으로 이용되는 것보다 층 수의 결정에서 더 신뢰적이라는 것을 보였다.

이 광학 투과 측정은 약한 반 데르 발스 층간 상호작용 등으로 다른 2D 물질들에 적용될 수 있다. 그들의 연구들에서, 연구원들은 그래핀 단층이 가시광에서 이전에 보고된 2.3%보다 더 높은 13%인 550nm 파장에서 2.6%의 광을 흡수할 수 있다는 것을 보였다.

그들의 연구결과에 따라, 연구팀은 얼마나 많은 그래핀 필름들의 층들이 투명 전극과 표면 코팅의 영역 내 특수 응용들을 위해 요구되는지 결정하기 위한 방정식을 제공하고 있다.

다층 그래핀 필름들에서 광 투과성에 대한 연구원들의 수치적이고 실험적인 연구들은 비선형 방정식 T = (1+1.13παN/2)-2 가 가시광 영역 내 다층 그래핀을 통해 광 투과성의 좋은 설명을 제공한다는 것을 보였다.

실재, 대형 그래핀 필름들이나 플레이크들은 전도적이고 투명한 전극들로 투명 기판 상에 전이되거나 스핀 코팅될 수 있다. 투과성과 전기 전도성 모두 이런 종류의 응용에 중요한다. 이 연구는 그래핀 층 수를 결정하기 위한 빠르고 직접적인 방법을 제공하고 있다.

그림 설명: CVD 다층 그래핀의 광학 투과성과 시뮬레이션 결과들. 적색 점들과 청색 점들은 다중 적층에서 얻은 실험 데이터 점들이다. 희색 점선은 비선형 방정식에서 얻어진 이론적인 곡선을 나타낸다. 자홍색 빈 원들과 검은 별들은 ABC-와 ABA-적층 다층 그래핀 필름들에서 각각 얻어진 시뮬레이션 데이터를 나타낸다.


출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』