차세대 태양전지, 발광다이오드(LED), 근적외선 검출기 등에 사용할 수 있는 양자점을 안정화하는 기술이 국내 연구진에 의해 최초로 개발됐다. 양자점 소재 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
정소희 한국기계연구원(원장 임용택) 나노역학연구실 박사팀은 이도창·김용현 KAIST 교수팀과 공동 연구를 통해 셀레늄화납(PbSe) 양자점 안정화 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.
양자점은 흡·발광 특성을 크기에 따라 제어할 수 있는 반도체 나노입자 소재다. PbSe 양자점은 합성이 쉽고, 광전변환 특성이 우수해 차세대 태양전지와 광검출기 등의 소재로 각광받고 있다. 그러나 대기 안정성이 떨어져 실제 적용에 많은 제약이 있다.
연구팀은 PbSe 양자점 합성용액에 할로겐화합물을 섞어주면 양자점 표면 중 산화가 쉬운 결정면에 보호막을 형성, 양자점 물리화학적 성질이 안정적으로 유지됨을 밝혔다. 양자점 크기에 관계없이 대기 안정성을 일정하게 유지할 수 있다.
연구팀은 연구결과를 바탕으로 대기 중 안정성을 보유한 PbSe 양자점 기반 전계효과 트랜지스터(FET)를 제작했다.
연구팀은 “양자점은 차세대 반도체 소자로 각광받고 있으나 안정성이 낮아 상용화에 어려움을 겪어왔다”며 “이번 기술이 양자점 안정성 문제를 해결함으로써 태양전지, LED를 비롯한 다양한 분야에 활용 가능할 것으로 예상된다”고 밝혔다.
연구팀은 현재 미국 리뉴어블 에너지 연구소(NREL)와 후속 공동연구를 수행 중이다. 이번 연구는 미래창조과학부 글로벌프런티어사업 ‘멀티스케일에너지시스템연구단(단장 최만수)’ 사업을 통해 수행됐고, 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘미국화학회지(JACS)’ 지난 6월 11일자에 게재됐다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
