국내 연구진이 기계적인 방법을 통해 양자점의 밴드갭을 제어하는 기술을 개발했다.
양자점은 머리카락 굵기 백만분의 1에 불과해 반도체나 디스플레이, 광학센서, 의료기기 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 최근에는 조명기기 등에도 적용될 정도로 그 활용 영역이 무궁무진한 소재다. 하지만 물질의 전기전도성을 결정하는 밴드갭 제어기술이 걸림돌이 되어왔다
장현명 포스텍 신소재공학과 교수의 지도를 받은 공의현 박사와 주수현 박사과정, 박현진 나노융합기술원 선임연구원은 열적 잔류응력을 양자점에 유도해 그격자를 변형함으로써 밴드갭을 조절하는 방법을 개발했다.
이번 연구결과는 오는 24일 발간되는 재료과학 분야 권위지인 ‘스몰(Small)’ 9월호 표지논문에 실릴 예정이다.
연구진은 특히 벌크 금속의 잔류응력 관찰을 위해 이용하는 시뮬레이션 방법 중 하나인 유한요소법을 처음으로 양자점에 적용해 격자변형을 예측함으로써 새로운 해석법을 제시했다는 점에서 의미가 있다.
밴드갭은 에너지 갭으로도 불리며, 전자가 존재하는 에너지 레벨과 전자가 존재하지 않는 에너지 레벨 사이의 차이를 의미한다. 이 차이에 따라 물질의 전기 전도성 정도가 결정되는 데 전도성을 이용해 디스플레이나 반도체에 활용되는 양자점의 특성상, 밴드갭 조절은 광학적, 전기적 특성 개선과도 큰 관련이 있다.
연구팀이 개발한 기계적 방법을 활용한 밴드갭 조절은 고가의 장비나 오랜 공정시간이 필요하지 않아 제조비용 절감에도 효과가 클 것으로 기대된다. 또 연구팀은 이 기술을 양자점 감응형 태양전지에 적용, 효율을 60% 이상 끌어올려 실제 활용 가능성에 대한 효과도 입증했다.
한편 이 논문의 주저자인 공의현 박사는 이 외에도 양자점의 상전이를 이용하여 밴드갭을 제어하는 기술을 올해 같은 학술지인 ‘스몰(Small)’ 4월호 표지논문으로 발표한 바 있다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
