기네스북에 오른 ‘세계에서 가장 얇은 광원’..한국 연구팀 개발 Bright visible light emission from graphene

건국大 등 공동 연구진, 

0.335㎚ 두께 그래핀으로 광원 만들어

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    국내 연구진이 세계에서 가장 얇은 광원을 만들어 기네스북에 올랐다.

 

이상욱 건국대 물리학과 교수팀은 서울대, 한국표준과학연구원, 미국 컬럼비아대 연구진과 공동으로 단층 그래핀으로 만든 나노 크기의 가시광선 소자가 ‘세계에서 가장 얇은 광원(光源)’으로 기네스북에 등재됐다고 5일 밝혔다.

 

이 소자는 두께가 0.335㎚(나노미터·1㎚는 10억 분의 1㎚)에 불과하다. 

 

기네스북은 “단층 그래핀으로 만든 가시광선 소자는 현재까지 세상에서 가장 얇은 광원으로 기록됐다”며 “그래핀은 투명하고 휘어지는 차세대 디스플레이에 활용될 수 있는 매우 유망한 물질”이라고 밝혔다.

 

연구팀은 전구의 필라멘트처럼 그래핀을 공중에 띄우는 방법을 이용해 원자 한 층 두께의 그래핀이 스스로 빛을 낼 수 있다는 사실을 밝혔다.

 

공중에 매달린 그래핀과 기판 사이의 거리를 조절하면 그래핀에서 방출되는 빛이 기판에 반사되는 빛과 서로 간섭 효과를 내 다양한 색을 구현할 수 있다는 사실도 알아냈다.

 

연구 결과는 지난해 6월 ‘네이처’ 자매지인 ‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)’에 게재됐다.

동아사이언스 송경은 기자 kyungeun@donga.com

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Graphene and related two-dimensional materials are promising candidates for atomically thin, flexible and transparent optoelectronics1, 2. In particular, the strong light–matter interaction in graphene3 has allowed for the development of state-of-the-art photodetectors4, 5, optical modulators6 and plasmonic devices7. In addition, electrically biased graphene on SiO2 substrates can be used as a low-efficiency emitter in the mid-infrared range8, 9. However, emission in the visible range has remained elusive. Here, we report the observation of bright visible light emission from electrically biased suspended graphene devices. In these devices, heat transport is greatly reduced10. Hot electrons (∼2,800 K) therefore become spatially localized at the centre of the graphene layer, resulting in a 1,000-fold enhancement in thermal radiation efficiency8, 9. Moreover, strong optical interference between the suspended graphene and substrate can be used to tune the emission spectrum. We also demonstrate the scalability of this technique by realizing arrays of chemical-vapour-deposited graphene light emitters. These results pave the way towards the realization of commercially viable large-scale, atomically thin, flexible and transparent light emitters and displays with low operation voltage and graphene-based on-chip ultrafast optical communications.

http://www.nature.com/nnano/journal/v10/n8/abs/nnano.2015.118.html

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