탄소 동소체

탄소 동소체는 정말 다양합니다.

Diamond, Graphene, 탄소 나노튜브, 풀러렌(C60)등이 대표적인 탄소 동소체입니다.  

이 탄소 동소체들은 과학계에서 정말 골칫덩어리들입니다.

소재는 너무 좋은데, 이를 응용하기가 매우 어렵기 때문입니다. 만들기도 어렵고요.

 

Diamond

Diamond는 탄소 원자가 4개의 이웃 탄소 원자와 3차원적으로 무수히 많이 반복되어 있는 결정체입니다. 

Diamond를 중심으로 차세대 Ultra-Wide Bandgap 반도체 소재를 연구하는 연구실도 많지요.

 

다이아몬드 특성은 다음과 같습니다. 

- High thermal conductivity(Cu 보다 5배 큼)

- High breakdown voltage(up to 10MV/cm)

- High Carrier mobilities

- Low dielectric constant

 

Diamond 기판은 특정 기판 위에 HPHT 법, Sputter, MPCVD 등의 증착 장비를 이용하여 제작합니다.

HPHT 법은 고압, 고온에서 공정을 진행하기 때문에 에너지 소비도 많이 들고, 기판의 크기에 한계가 있습니다. 

다만, CVD 방법에 비해 Dislocation density가 낮지만, impurity 함량이 더 많습니다. 

 

Graphene

Graphene은 아래 링크 보시면 됩니다.

2022.10.05 - [신소재 공학/신소재] - 그래핀(Graphene) 특성, 응용 (Application)

그래핀(Graphene) 특성, 응용 (Application)

Graphite

Graphene이 Van der waals 힘으로 결합되어 있는 형태입니다. 흔히 일상생활에서 자주 보이는 '흑연'이지요. 

 

탄소 나노튜브

탄소 나노튜브는, Graphene 하나가 동그렇게 말리고, 그 끝이 풀러렌의 일부분으로 막혀있는 소재를 말합니다.

전자 이동도가 매우 빠르고, 매우 튼튼한 것이 장점입니다.

 

풀러렌

풀러렌은 탄소원자 60개가 축구공 모양으로 구형으로 결합되어 있는 소재를 말합니다. 

풀러렌은 전자를 잘 받는 성질이 있어서 태양전지 소재에서 연구가 진행중입니다.