◎실리콘보다 성능 우수 「박막형」 개발/반도체소자 등 차세대전자재료 각광인공으로 만드는 합성다이아몬드의 활용폭이 넓어지고 있다. 가장 단단하기 때문에 주로 연삭·연마재로 사용되던 합성다이아몬드가 실리콘과 유사한 전기적 성질과 우수한 열전도율을 인정받아 차세대전자재료로 사용되는 것이다.
다이아몬드는 지하 200㎞ 아래의 섭씨 2,000도, 10만기압의 고온·고압에서 만들어진 탄소성분의 광물로 아름다운 빛 때문에 「보석의 황제」로 불린다. 탄소원자 1개가 탄소원자 4개와 결합, 정사면체 구조로 돼 있어 같은 탄소 성분으로 정육각형 구조인 흑연과는 성질이 크게 다르다.
합성다이아몬드는 59년 미 제너럴일렉트릭사가 처음으로 만들었다. 흑연을 섭씨 1,500도로 가열하면서 5만기압을 가한 뒤 철 니켈 등을 촉매로 사용해 다이아몬드를 만들어냈다. 이후 30년동안 높은 강도를 필요로 하는 한정된 곳에만 사용해왔다. 절삭공구나 유리깎는 칼, 레코드 핀 등이 대표적이다.
그러나 90년대 들어 메탄가스를 이용해 박막형 다이아몬드를 만드는 방법이 개발되면서 합성다이아몬드를 반도체 발광소자 등 새로운 전자재료로 사용하려는 연구가 시도되고 있다. 열에 강하고 안정된 구조이면서 실리콘의 전자적 성능을 능가하기 때문이다.
미국에서는 이미 합성다이아몬드로 높은 온도와 전압에 견디는 반도체소자를 개발, 상용화를 앞두고 있다.
또 고체중 열전달률이 가장 뛰어나다는 성질을 이용해 고가의 컴퓨터 칩에서 발생하는 열을 발산시키는 장치로도 사용된다. 이밖에 차세대 영상표시장치인 전계발광디스플레이(FED)와 센서재료로 사용하려는 연구도 진행중이다.<선연규 기자>
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