초소형 나노 반도체 빛 효율 1%→18%로 향상 작성일 01-14 58 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST 연구팀, 친환경 나노 반도체의 발광 효율 한계 돌파</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="uqfMh3Zvy4"> <p contents-hash="373400b807c1e6fb70e602f12d36ed4257f94edd9dda47f1432c9b825cefb6f7" dmcf-pid="7B4Rl05Tlf" dmcf-ptype="general">[아이뉴스24 정종오 기자] TV, 스마트폰, 조명처럼 빛을 내는 반도체는 우리 일상 곳곳에 쓰이고 있다. 친환경 반도체를 만들기 위해서는 넘어야 할 기술적 장벽이 많다. 머리카락 굵기(약 10만 나노미터)보다 수만 배 작은 크기의 나노 반도체는 이론적으로는 밝은 빛을 낼 수 있다.</p> <p contents-hash="74b50d7f85999d73b75fcfb0089efca9d48e807992f59cffbace90e2e490a5e3" dmcf-pid="zB4Rl05TTV" dmcf-ptype="general">실제로는 빛이 거의 나지 않는 문제가 있었다. 한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 이런 한계를 해결할 수 있는 새로운 표면 제어 기술을 개발했다.</p> <p contents-hash="0ec6c66b96173be2051e1d013950d0726469639861d4010cc297ee910ae339c1" dmcf-pid="qb8eSp1yy2" dmcf-ptype="general">KAIST(총장 이광형)의 신소재공학과 조힘찬 교수 연구팀이 차세대 친환경 반도체 소재로 주목받는 나노 반도체 입자인 인듐 포스파이드(카드뮴 같은 환경 유해 물질을 쓰지 않은 친환경 반도체 소재, InP) 매직 사이즈 나노결정(Magic-Sized Clusters, MSC)의 표면을 원자 수준에서 제어하는 원천 기술을 개발했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="23c9c0f0e879a5de0d9b06901de3f8b9321b7754671519c1f9b9e9fc10344299" dmcf-pid="BK6dvUtWC9" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="국내 연구팀이 초소형 나노 반도체의 빛 효율을 18배 정도 끌어올렸다. [사진=KAIST]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/14/inews24/20260114101924469frrw.jpg" data-org-width="580" dmcf-mid="Uhcs7M8BS8" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/14/inews24/20260114101924469frrw.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 국내 연구팀이 초소형 나노 반도체의 빛 효율을 18배 정도 끌어올렸다. [사진=KAIST] </figcaption> </figure> <p contents-hash="34363e5e1f383e49c8a74d3a003791727384d3480fee44f5f40f71135fbaee10" dmcf-pid="b9PJTuFYWK" dmcf-ptype="general">연구팀이 주목한 소재는 ‘매직 사이즈 나노결정’이라 불리는 수십 개의 원자로 이뤄진 초소형 반도체 입자. 이 물질은 모든 입자가 똑같은 크기와 구조를 가져 이론적으로는 매우 선명한 빛을 낼 수 있다.</p> <p contents-hash="4ffcc8c0f134401b2c1a9d7fbfd84931d6b2db7e3b1e8178ccb8f9899b262093" dmcf-pid="K2Qiy73Gyb" dmcf-ptype="general">크기가 1~2나노미터에 불과해 겉면에 생기는 미세한 결함 때문에 빛이 대부분 사라지는 한계를 안고 있었다. 실제로 지금까지는 빛의 효율이 1%에도 미치지 못했다.</p> <p contents-hash="e34546617089a7fe809032bc3c91e6287fe59d83d6dd125b8e81b9e99a55cab7" dmcf-pid="9VxnWz0HvB" dmcf-ptype="general">기존에는 이 문제를 해결하기 위해 강한 화학 물질인 불산(HF)으로 표면을 깎아내는 방법이 쓰였다. 너무 강한 반응 탓에 반도체 자체가 망가지는 경우가 많았다.</p> <p contents-hash="29b4404c8088394ee4952241a4d05eceb86aeef070feb4d7574f005b64cce993" dmcf-pid="2fMLYqpXWq" dmcf-ptype="general">조힘찬 교수 연구팀은 접근 방식을 바꿨다. 반도체를 한 번에 깎아내는 대신, 화학 반응이 아주 조금씩 일어나도록 정밀하게 조절하는 에칭 전략을 고안했다. 이를 통해 반도체의 형태를 그대로 유지했다. 빛을 방해하던 표면의 문제 부분만 선택적으로 제거하는 데 성공했다.</p> <p contents-hash="7c97be7a3987845dd8bbdb1d411ff44b94cb87236e3bb0e47d0fab0cd2374052" dmcf-pid="V4RoGBUZTz" dmcf-ptype="general">결함 제거 과정에서 생성된 불소와 반응 용액 내 아연 성분은 염화아연 형태로 결합했다. 노출된 나노결정 표면을 안정적으로 감싸게 됐다.</p> <p contents-hash="bcf7dd56d77da6f62a52c5ca2f7b2b49a8d8150acdeeb7608f82f9acc42417e3" dmcf-pid="f8egHbu5h7" dmcf-ptype="general">이 기술을 적용한 결과 연구팀은 기존 1% 미만이던 반도체의 빛 효율을 18.1%까지 끌어올렸다. 이는 현재까지 보고된 인듐 포스파이드 기반 초소형 나노 반도체 가운데 세계 최고 수준의 성과이다. 기존보다 18배 이상 밝아진 것이다.</p> <p contents-hash="780f68593c98a1405264c7964fc932381f14489aeeff3e80e8c66f9ece3357c9" dmcf-pid="46daXK71Cu" dmcf-ptype="general">이번 연구는 그동안 제어가 거의 불가능하다고 여겨졌던 초소형 반도체의 표면을 원자 수준에서 정밀하게 다룰 수 있음을 처음으로 입증했다는 점에서 의미가 크다. 해당 기술은 차세대 디스플레이는 물론, 양자 통신, 적외선 센서 등 다양한 첨단 기술 분야로의 활용이 기대된다.</p> <p contents-hash="3288332c0a03580b99d712581d1400c3cd29ed94b369242abf4df58c818f4ad2" dmcf-pid="8b8eSp1yyU" 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="41fc3a0bbb1c8b5345a15a0d256fd598b345ee5988d9bcec32e747f290efe1ee" dmcf-pid="6K6dvUtWSp" dmcf-ptype="general">이번 연구는 KAIST 신소재공학과 주창현 박사과정과 연성범 석·박사통합과정 학생이 공동 제1저자로 참여했다. 조힘찬 교수와 스페인 바스크 소재·응용 및 나노구조 연구센터 (BCMaterials) 이반 인판테 (Ivan Infante) 교수가 공동 교신저자로 참여한 해당 연구(논문명 : Overcoming the Luminescence Efficiency Limitations of InP Magic-Sized Clusters)는 화학 분야 국제학술지 중 하나인 미국화학회지(JACS, Journal of the American Chemical Society)에 지난해 12월 16일 온라인으로 실렸다.</p> <address contents-hash="73ee2d098388ae08c7e9a548b165801a4f2fd656c7e4929e3a5cec2c2021ac5f" dmcf-pid="P9PJTuFYW0" dmcf-ptype="general">/정종오 기자<span>(ikokid@inews24.com)</span> </address> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 아이뉴스24. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 [경북대 X IT동아] 노코드 AI 한계 넘어 앱·웹 생성부터 운영까지 자동화…‘엠바스’ 01-14 다음 세계주니어 59위 조민혁, "주니어 호주오픈 예선 도전" 01-14 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
