포항공대, 세계 최고 품질 `반도체 나노막대` 개발

사진; 포항공대 신소재공학과 이규철 교수가 연구팀의 박사과정생 박원일, 정석우씨와 함께 실험실에서 연구하는 모습.

　세계 최고 품질의 ‘반도체 나노막대’가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이에 따라 발광효율과 성능을 획기적으로 개선시킨 차세대 초소형 디스플레이 및 초소형 발광소자 개발이 본격화할 전망이다.

　포항공대 신소재공학과 이규철 교수(36) 연구팀은 과학기술부의 ‘21세기 프런티어 연구개발사업(나노소재기술개발사업단)의 지원을 받아 직경을 수∼수십 나노미터(㎚:10억분의 1ｍ)까지 조절할 수 있는 세계 최고 품질의 나노막대 개발에 성공했다고 13일 밝혔다.

　연구팀은 또 나노막대 기술을 응용해 초소형 디스플레이 제조에 사용되는 새로운 발광 나노소자 등 각종 응용기술도 함께 개발, ‘어드밴스트 머티리얼스(Advanced Materials)지’ ‘어플라이드 피직스 레터스(Applied Physics Letters)’지 등 해외유명 학술지에 잇따라 발표했다.

　이 나노막대는 기판 위에서 수직으로 성장하고 길이와 두께가 균일한데다 금속촉매를 사용하는 기존 나노선 제조방법과 달리 촉매를 사용하지 않아 불순물이 적고 막대 중간과 끝에 구조물을 쉽게 삽입하거나 부착할 수 있어 지금까지 전세계에서 개발한 나노막대 중 가장 품질이 뛰어난 것으로 평가되고 있다.

　이 교수는 이 나노막대가 산화물 단결정 뿐 아니라 비정질 산화물·실리콘·금속 등 여러가지 기판을 사용할 수 있어 차세대 디스플레이와 나노센서 등 다양한 소자로 활용할 수 있다고 설명했다.

　연구팀은 특히 p형-갈륨질소 박막이 성장된 기판 위헤 n형-산화아연 막대를 성장해 나노접합 부분에서 터널링 전류밀도가 높아지는 특성을 이용해 4볼트(V)의 낮은 전압에서도 빛을 방출하는 새로운 발광 나노소자를 개발, 초소형 디스플레이 제조에 획기적인 길을 열었다.

　현재 외국에서는 비발광소재를 이용해 초소형 디스플레이를 제조하고 있지만 이번 이 교수 연구팀이 개발한 발광 나노소재를 이용하면 발광효율과 성능이 획기적으로 증가된 초소형 디스플레이를 개발할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

　이 교수는 “나노막대 이종(異種)구조체를 이용하면 초소형 발광소자나 차세대 디스플레이소자 개발이 가능하다”면서 “특히 초소형 디스플레이소자 개발을 위한 연구에 집중할 계획”이라고 말했다.

　이 교수는 이번에 개발한 고품질의 다양한 나노막대를 이용, 나노광소자와 나노전자소자, 생체분자개체를 탐지할 수 있는 나노바이오센서 개발도 서두르고 있다.

　한편 이번 이 교수팀의 나노막대 개발에는 박사과정의 박원일, 정석우씨가 주도적인 역할을 수행했다.

　<김종윤기자 jykim@etnews.co.kr>