공의현 포스텍 박사팀, 양자점 밴드갭 제어 신기술 개발

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디스플레이와 초미세 반도체, 의료기기 등에 사용되는 양자점 밴드갭(Band Gap)을 제어할 수 있는 새로운 기술이 개발됐다.

공의현 포스텍 신소재공학과 박사(지도교수 장현명)팀은 양자점의 상전이를 이용해 하나의 양자점에 두 가지 상태를 공존시켜 양자점 밴드갭을 조절할 수 있는 기술을 개발하는데 성공했다.

공의현 포스텍 박사팀, 양자점 밴드갭 제어 신기술 개발

이 기술을 적용하면 전극의 광학적 특성이 수배 이상 증가해 양자점 감응형 태양전지의 효율을 50%이상 향상시킬 수 있다.

에너지갭으로도 불리는 양자점 밴드갭은 전자가 존재하는 에너지 레벨과 전자가 존재하지 않는 에너지 레벨 사이 차이를 의미한다. 이 차이에 따라 물질의 전기 전도성 정도가 결정되는 중요한 특성이다.

따라서 전도성을 이용해 디스플레이나 반도체, 의료기기에 활용되는 양자점의 특성상 밴드갭을 조절하는 것은 광학적, 전기적 특성을 크게 개선시킬 수 있는 중요한 연구다.

밴드갭을 조절하는 방법에 대해서는 다양한 연구가 진행돼 왔지만 기존 방법은 복잡하고 비용도 많이 든다는 단점이 있다.

연구팀은 진공장비 등 고가의 장비 없이 공기 중에서 짧은 시간 열처리를 통해 양자점 속 격자를 뒤틀리게 함으로써 밴드갭을 조절하는 기술을 제안했다. 따라서 공정시간이 짧을 뿐만 아니라 제조비용도 크게 줄였다.

이번 기술은 다양한 종류의 반도체 양자점에 적용될 수 있어 양자점을 이용하는 여러 기기에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

한편, 이 연구는 재료과학분야의 권위지인 ‘스몰(Small)’의 4월호 표지논문으로 발표됐다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com