반도체 표면 원자 수준에서 제어…빛 효율 18배 이상 높여 작성일 01-14 42 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="V2gKQcgRRh"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="12f4bdea6f4b0d2c194850a6888bf76f43e5f6d9e193c0e47668c252c2099b11" dmcf-pid="fI3sy73GnC" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="KAIST 연구진이 차세대 친환경 반도체 표면을 원자 수준에서 제어해 빛 효율을 18배 높이는 기술을 개발했다. KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/14/dongascience/20260114101406473znid.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="9e9Y389ULS" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/14/dongascience/20260114101406473znid.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> KAIST 연구진이 차세대 친환경 반도체 표면을 원자 수준에서 제어해 빛 효율을 18배 높이는 기술을 개발했다. KAIST 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="110548a4cb3bfdd583d05dde20916f74b9da56518ee28f2cd77a28ceef8268ec" dmcf-pid="4C0OWz0HiI" dmcf-ptype="general">TV나 스마트폰에서 빛을 내는 데 쓰이는 반도체는 크기가 작아질수록 유리하다. 크기를 줄이면 빛이 거의 나지 않는다는 고질적인 한계가 있다. </p> <p contents-hash="7effa78dfa20301cea9f2efd814a02432202d59beb2d60adf24a8d5f94631dae" dmcf-pid="8hpIYqpXLO" dmcf-ptype="general">KAIST는 조힘찬 신소재공학과 교수 연구팀이 머리카락 굵기(약 10만 나노미터, 1나노미터는 10억분의 1미터)보다 수만배 작은 크기의 반도체 표면을 제어해 빛을 내는 효율을 18배 이상 높이는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 1%도 되지 않던 빛 효율을 끌어올려 세계 최고 수준의 밝기를 초소형 반도체에서 구현하는 데 성공했다. </p> <p contents-hash="ea42db3f59f752bde23492ec8e4dd8a058f24fc6df12d879fd6b9231d0f22f51" dmcf-pid="6lUCGBUZns" dmcf-ptype="general">KAIST 신소재공학과 주창현 박사과정과 연성범 석·박사통합과정 학생이 공동 제1저자로 참여한 이번 연구는 미국화학회지(JACS)에 지난해 12월 16일 온라인으로 게재됐다.</p> <p contents-hash="7f29d3184f4d5eccdb90ac136002faace9cad7cf6ba1e2a2845843f4193aef36" dmcf-pid="PSuhHbu5nm" dmcf-ptype="general">연구팀이 개발한 기술은 차세대 친환경 반도체 소재로 주목받는 나노 반도체 입자인 ‘인듐 포스파이드(InP) 매직 사이즈 나노결정(Magic-Sized Clusters, MSC)’의 표면을 원자 수준에서 제어하는 원천 기술이다. </p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="eaaff002f273af0b9d375445bc4da6b0acd0d6e51ea24809ead4751155c5692c" dmcf-pid="Qv7lXK71Rr" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="앞줄 왼쪽부터 주창현 KAIST 공동 1저자, 연성범 공동 1저자, 뒷줄 왼쪽부터 하재영, 조힘찬 교수, 장재동. KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/14/dongascience/20260114101407742jbou.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="21J7fgJ6nl" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/14/dongascience/20260114101407742jbou.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 앞줄 왼쪽부터 주창현 KAIST 공동 1저자, 연성범 공동 1저자, 뒷줄 왼쪽부터 하재영, 조힘찬 교수, 장재동. KAIST 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="9e38ffda672633fcd8288db353a0ee72e24e420ac271c56e964f7a317e10e642" dmcf-pid="xTzSZ9ztJw" dmcf-ptype="general">InP는 인듐(In)과 인(P)으로 만든 화합물 반도체 물질로 카드뮴 같은 환경 유해 물질을 쓰지 않은 친환경 반도체 소재다. MSC는 수십개의 원자로 이뤄진 초소형 반도체 입자를 뜻한다.</p> <p contents-hash="fc2d4c478b0f1fe64a0d1bd33990935b6874c3e61f5e6db855eb5e3fa0d987c8" dmcf-pid="yQE6isEonD" dmcf-ptype="general">MSC는 모든 입자 크기와 구조가 똑같아 이론적으로는 매우 선명한 빛을 낼 수 있지만 크기가 1~2나노미터에 불과해 겉면에 생기는 미세한 결함으로 빛이 대부분 사라지는 한계가 있다. 지금까지 빛을 내는 효율이 1%에도 미치지 못했다. 문제 해결을 위해 화학물질 불산으로 표면을 깎아내는 방법이 쓰였지만 화학반응이 너무 강해 반도체 특성 자체가 망가지는 경우가 많다. </p> <p contents-hash="d98bbbb345bdd441548f5577eaaebb50cd1f77ae7c3d8e855709913de656661a" dmcf-pid="WxDPnODgJE" dmcf-ptype="general">연구팀은 접근 방식을 바꿨다. 반도체를 한 번에 깎아내는 대신 화학 반응이 아주 조금씩 일어나도록 정밀하게 조절하는 에칭 전략을 고안했다. 이를 통해 반도체의 형태는 그대로 유지하면서, 빛을 방해하던 표면의 문제 부분만 선택적으로 제거하는 데 성공했다. 결함 제거 과정에서 생성된 불소와 반응 용액 내 아연 성분은 염화아연 형태로 결합해 노출된 나노결정 표면을 안정적으로 감쌌다.</p> <p contents-hash="d4a452f436ab357c874c2db2466e66a3f1e6c007fd0aee98ba75e39703d0b884" dmcf-pid="YDXkCFXSdk" dmcf-ptype="general">연구팀이 개발한 기술을 적용한 결과 기존 1% 미만이던 반도체의 빛 효율을 18.1%까지 끌어올렸다. 이는 현재까지 보고된 인듐 포스파이드 기반 초소형 나노 반도체 가운데 세계 최고 수준의 성과로 18배 이상 밝아진 것이다.</p> <p contents-hash="8c6d6709315dbde3f012113f8f7a20adc1e95a026159d5c4b2d9a32701aefd3c" dmcf-pid="GwZEh3ZvJc" dmcf-ptype="general">이번 연구는 그동안 제어가 거의 불가능하다고 여겨졌던 초소형 반도체의 표면을 원자 수준에서 정밀하게 다룰 수 있음을 처음으로 입증했다는 점에서 의미가 크다. 차세대 디스플레이는 물론, 양자 통신, 적외선 센서 등 다양한 첨단 기술 분야로의 활용이 기대된다.</p> <p contents-hash="6d07cbeaba2b0ce68462d2ae246558dfcdb91dcbb38272e331c4c2ac7caba239" dmcf-pid="Hr5Dl05TeA" dmcf-ptype="general">조힘찬 교수는 “이번 연구는 단순히 더 밝은 반도체를 만든 것이 아니라, 원하는 성능을 얻기 위해 원자 수준에서 표면을 다루는 기술이 얼마나 중요한지를 보여준 사례”라고 말했다.</p> <p contents-hash="fbbd1c6a1ae517f89143535f27d05608451983bf57a256592e36c2bac79a13b2" dmcf-pid="Xm1wSp1yJj" dmcf-ptype="general">참고자료<br> DOI: 10.1021/jacs.5c13963<br> </p> <p contents-hash="1d1c5baae279c8e8e5ede272113ce54cc238a0e06b541cb23f0c9c550bffe200" dmcf-pid="ZstrvUtWJN" dmcf-ptype="general">[김민수 기자 reborn@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 우정사업본부, 민간 클라우드 도입 추진…공공 전환 신호탄 될까 01-14 다음 [AI는 지금] AI가 삼킨 스마트폰 생태계, 제조사-모델사 '불편한 동거' 시작 01-14 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
