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기존의 소자 제작 기술로 마이크로 미터 두께의 소재에 전극을 제작하기 위해서는 마이크로 소재의 두께 보다 더 두껍게 금속층을 증착할 수밖에 없기 때문에 공정이 매우 어려울 뿐 아니라 전극이 안정적으로 형성되지 않는 문제가 있었다.
이밖에 두꺼운 금속층을 증착하는데 많은 비용이 들기 때문에 마이크로 스케일 크기의 물질을 이용해 전자소자를 제작하는 것이 현실적으로 어려운 상황이었다.
이번 연구를 주도한 김학성씨(건국대 물리학부 박사과정)는 “마이크로 구조를 이용한 전자소자 제작 연구를 할 때 전극 제작에 사용되는 귀금속의 소비를 줄이고자 간단한 아이디어를 생각했는데 이를 이용해서 소자를 제작하고 특성을 분석하면서 이 방법이 소자 특성의 항상성을 안정적으로 유지할 수 있어서 마이크로 및 나노 소자의 전기적 성질의 신뢰도를 크게 향상 시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다”고 말했다.
현재까지는 외부에서 비교적 큰 힘을 물질에 가해 산화아연이 많이 변형될 때 전압을 얻어내는 방식이 많이 사용되었으나 이 연구에서는 수십 나노미터 이하의 매우 작은 진폭으로 단일 마이크로 산화아연 막대가 진동하고 있는 순간에 이전의 연구에서 보여준 수준 이상의 높은 전압이 검출 되어, 압전 물질을 이용한 마이크로, 나노 발전 시스템의 효율성 문제를 크게 개선할 수 있는 가능성을 보여주었다는 점에서 주목할 만한 성과를 이룬 것으로 평가됐다.
이 교수는 “이번 연구 결과를 통해 압전체 기반 발전 소자를 미래 나노 전자 시스템의 회로 내에 삽입하여 나노 시스템의 전원으로 직접 사용할 수 있는 가능성을 보여준 것이 성과”라고 말했다.
이번 연구는 에너지 재료 분야 및 응용 물리 분야의 세계적 국제학술지인 ‘어드벤스드 에너지 머티리얼즈’지 온라인판에 게재됐다.
