"나노선 특성 변화 실시간 측정"

김영헌 표준연 박사 "새롭게 개발될 나노물질 물성 정확한 정의 가능"

김영헌 표준연 박사가 투과전자현미경을 이용해 나노선의 특성 변화를 측정하고 있다.<사진=연구팀 제공>

국내 연구팀이 외부 힘에 따른 나노선 특성 변화를 실시간으로 측정할 수 있는 기술을 개발했다.

한국표준과학연구원(원장 직무대행 박상열)은 김영헌 첨단측정장비센터 박사 연구팀이 투과전자현미경을 이용해 화합물 반도체인 InAsP(Indium Arsenide Phosphide) 나노선의 기계적·전기적 특성을 실시간으로 측정하는데 성공했다고 6일 밝혔다.

InAsP은 비소(As)와 인(P)의 상대적인 양을 변화시킴으로써 물리적 특성 제어가 가능한 나노입자를 말한다.

최근 나노선이 외부로부터 힘을 받았을 때 어떤 특성 변화가 생기는지 측정·분석하는 연구가 활발히 이뤄지고 있지만, 나노미터 물질에 매우 작은 힘을 정확하게 가해 전기적 특성 변화를 측정해야 하므로 정확성이 크게 떨어지는 한계가 있었다.

연구팀은 원자 크기 수준의 분해능을 갖는 투과전자현미경과 이온빔·전자빔 기술을 활용해 단일 나노선의 구조적 변화를 확인하고, 기계적·전기적 특성 변화를 실시간으로 측정·평가할 수 있는 기술을 개발했다.

투과전자현미경 내에서 기계적·전기적 특성을 측정하기 위해 제작된 소자(a)와 변위에 따른 전류·응력 변화(b).<사진=연구팀 제공>

연구팀은 화합물 반도체 InAsP 단일 나노선의 변형량이 증가할수록 저항이 비선형적으로 감소하는 피에조 저항 효과가 나타나는 것을 확인했다. 피에조 저항 효과는 결정질 물질에 외부에서 힘을 가했을 때 내부에서 나타나는 저항 변화 효과를 뜻한다. 또 외부 힘에 의한 전기적 특성의 변화가 매우 신속하게 나타난다는 것을 증명했다. 

김영헌 박사는 "단일 나노물질 측정 기술 확보는 새롭게 개발되는 나노물질 물성을 정확하게 정의하는 것이 가능하다"며 "향후 개발될 나노물질 신뢰성을 확보하고 산업적 활용을 가속화 시킬 수 있는 촉매제가 될 것"이라고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 'Nano Letters'(나노레터스)에 지난달 9일 자로 게재됐다.

박성민 대덕넷 기자 sungmin8497@hellodd.com