IBS "최초로 산화층 두께 원자 수준으로 제어 성공"
구리 표면 제어해 360가지 색 구현…반도체 공정 활용
기초과학연구원(IBS) 이영희 단장과 부산대 정세영 교수·성균관대 최우석 교수 공동 연구팀은 구리 표면 산화층을 조절해 360가지 이상의 총천연색을 구현해 냈다고 11일 밝혔다.

구리 표면 산화층 두께를 원자 크기 수준으로 제어해낸 것은 이번이 처음이다.

붉은 갈색의 구리는 산화할 때 청록색을 띤다.

금속의 산화는 과학적 난제 가운데 하나인데, 특히 구리의 산화는 규칙성이 없어 방향성을 제어하는 것이 불가능하다.

연구팀은 원자 단위로 구리를 쌓아 올려 기존 박막 결정 성장 장비에서는 구현할 수 없었던 0.2㎚(나노미터·100만분의 1㎜) 두께로 평평한 단결정 구리 박막을 제조하는 데 성공했다.

이렇게 얻은 박막으로 구리의 산화 방향을 제어하고 산화층 두께를 원자층 수준으로 조절하는 데 성공했다.

실험 결과 균일하게 산화된 구리 표면은 산화층 두께에 따라 360가지 이상의 총천연색을 띠었다.

구리 표면 제어해 360가지 색 구현…반도체 공정 활용
구리와 산화층 사이 경계에서 반사되는 빛이 산화층 두께에 따라 파장을 달리 하면서 서로 다른 색을 내게 된다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 레이저를 이용해 표면을 부분적으로 산화시키는 '산화-식각'(oxide-lithography) 기술도 선보였다.

여러 이미지를 금속 표면에 새길 수 있어 복제 불가능한 암호 식각, 반도체 소자 제작 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

이영희 단장은 "구리를 산화시켜 투명한 p형 산화물 반도체로 활용하는 연구와 산화 식각을 통해 전혀 다른 방식의 반도체 공정을 개발하는 연구를 추가로 진행할 계획"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'(Advanced Materials) 지난 9일 자에 실렸다.

/연합뉴스