"불가능한 거 아니었어?"…반도체 신기술, 한국이 개발 작성일 03-20 36 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">김종환 포스텍교수·조문호 IBS 단장, 20일 '사이언스' 발표 <br>반데르발스 반도체 소재로 심자외선 효율 20배 높여</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="7NNMzZ9UNN"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="285086fc64912ab9540c27fc111be6123bcacef560c549fc9da61a8b1b927a45" dmcf-pid="zjjRq52uka" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="반데르발스 반도체 질화붕소(BN)를 비틀어 적층해 형성한 모아레 양자우물 모식도 /사진=과학기술정보통신부" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/20/moneytoday/20260320030145560mwpd.jpg" data-org-width="621" dmcf-mid="uTZhaxkLgj" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/20/moneytoday/20260320030145560mwpd.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 반데르발스 반도체 질화붕소(BN)를 비틀어 적층해 형성한 모아레 양자우물 모식도 /사진=과학기술정보통신부 </figcaption> </figure> <p contents-hash="eacf0926f4be1068f90d0474a104656b26c411f341a7beab14dfac2eddd1500d" dmcf-pid="qAAeB1V7og" dmcf-ptype="general"><br>기존 반도체 기술로는 '불가능의 영역'으로 여겨졌던 반도체 신소재가 국내에서 개발됐다. </p> <p contents-hash="f572174c75aee69d3a206684c0f33f1437f450fd205b9401f6f04a071aeccbe8" dmcf-pid="BccdbtfzAo" dmcf-ptype="general">과학기술정보통신부는 김종환 포스텍(포항공대) 교수와 조문호 IBS(기초과학연구원) 단장 연구팀이 반데르발스 반도체 소재를 기반으로 기존 대비 심자외선 방출 효율을 20배 높이는 데 성공했다고 20일 밝혔다. </p> <p contents-hash="383c71ca394971cf474f4dda00ba83ac036e1a821cf5a2cbe19598d0c5e0eebf" dmcf-pid="bkkJKF4qoL" dmcf-ptype="general">과기정통부 '기초연구사업(중견연구)'와 IBS 지원사업으로 수행한 이번 연구 성과는 세계 최고 권위의 학술지 '사이언스'에 20일 게재됐다.</p> <p contents-hash="8aa21260990da97367209945fc22e014610ade0f3cf86fe036f293f8b4faccff" dmcf-pid="KwwLVpPKAn" dmcf-ptype="general">사람이 눈으로 볼 수 있는 빛의 영역을 가시광 영역이라고 한다. 자외선 LED는 사람의 눈으로 볼 수 없지만, 가시광 영역보다 더 짧은 파장과 더 높은 에너지를 갖고 있다. 심자외선은 자외선 중에서 파장이 200~280nm(나노미터) 범위에 해당하는 자외선을 말한다. </p> <p contents-hash="12cda31e90234202f146a1a95d82aa33dc700d5ddf948f70561f4e1486b2a37e" dmcf-pid="9rrofUQ9ci" dmcf-ptype="general">기존의 자외선 LED는 주로 질화갈륨 기반 반도체를 사용했다. 갈륨의 일부를 알루미늄으로 대체한 '알루미늄질화갈륨' 반도체로 바꾸면 발광 파장을 심자외선 영역까지 조절할 수 있다. 하지만 200~240nm 파장에 도달하면 광원 효율이 1% 미만으로 급격히 떨어진다는 문제가 있다. 이 때문에 심자외선 영역은 기술적 난도가 매우 높은 미개척 분야로 남아있었다.</p> <p contents-hash="f9c8fd33ba513cce19814bfeaeac49f92ddd1cac044e6ec72aee67d1cc6f276b" dmcf-pid="2mmg4ux2jJ" dmcf-ptype="general">연구팀은 '반데르발스 층상 구조'를 갖는 반도체를 활용해 새로운 LED 나노소재를 개발했다. 원자층 내부의 원자는 강하게 결합돼 있지만, 층과 층 사이는 약한 인력(반데르발스 힘)을 가져 서로 쉽게 떨어뜨릴 수 있는 구조를 반데르발스 층상 구조라고 한다.</p> <p contents-hash="4923394636a280f5f789f809db01085ad8f0e30191e3c59d0349b936db803468" dmcf-pid="Vssa87MVjd" dmcf-ptype="general">질화붕소는 원자층이 반데르발스 힘으로 적층된 반도체 소재다. 연구팀은 이 질화붕소의 층을 비틀어 쌓을 때 전자를 강하게 가둘 수 있는 새로운 형태의 양자우물 구조가 생성된다는 사실을 발견했다. 이를 '모아레 양자우물'이라고 명명했다. 이 구조는 나노미터 크기의 공간에 전자를 가둬 심자외선 영역의 빛을 효율적으로 방출하는 데 유리하다. 또 기존 알루미늄질화갈륨 반도체 대비 20배 이상 향상된 발광 효율을 나타냈다.</p> <p contents-hash="1e1a0a6e5974038d80e4e5499b7ef0a9ebc9d2e66ce00e4c60dfa4b44e2b316a" dmcf-pid="fOON6zRfge" dmcf-ptype="general">공중 보건 및 환경 위생 분야에서도 활용 가능성을 보였다. 강력한 소독 효과를 발휘하는 심자외선 중에서도 현재 상용화한 260nm 파장 대역은 인체의 피부나 눈에 노출될 경우 심각한 질환을 유발할 수 있는 반면 200~230nm 파장 대역의 심자외선은 피부 최외곽인 각질층을 통과하지 못해 인체에 상대적으로 안전한 것으로 알려졌다. </p> <p contents-hash="916a5ebd94754070bb6334ba3e4dc7c4774ab49fb419b4541173dcfb1ee54607" dmcf-pid="4IIjPqe4cR" dmcf-ptype="general">과기정통부는 "200~230nm 심자외선 LED 광원이 상용화되면 기존 자외선 방역의 잠재적 위험성을 최소화하면서도 병원, 학교 등 유동 인구가 많은 실내 공간에서 널리 활용될 것"이라고 했다.</p> <p contents-hash="9df6433b45aaa9b6b06b5c62f910f5478b3436e044a5aa05bb7e7045e645a5a7" dmcf-pid="8CCAQBd8kM" dmcf-ptype="general">김종환 교수는 "반데르발스 물질에서 나타나는 고유한 모아레 양자물리 현상을 2차원에서 3차원 물질로 확장하는 개념적 전환"이라며 "향후 새로운 양자물질 설계와 차세대 광소자 개발의 출발점이 될 것"이라고 했다.</p> <p contents-hash="dce213d1b5d8d659e43b9b10ec122e552a7cf41ca0bc3bce38a381f9fcfd2db1" dmcf-pid="6hhcxbJ6kx" dmcf-ptype="general">구혁채 1차관은 "김 교수는 과기정통부 기초연구 사업을 통해 지난 10년간 한 분야를 꾸준하게 연구해 온 연구자"라며 "연구자들이 단기적 성과에 연연하지 않고 장기간 연구에 몰입할 수 있는 환경을 만들겠다"고 했다.</p> <p contents-hash="64d00db9c307b0adc8dabb3de1840e5c2acba36bf61c703efa21152c003dc970" dmcf-pid="PllkMKiPoQ" dmcf-ptype="general">박건희 기자 wissen@mt.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 머니투데이 & mt.co.kr. 무단 전재 및 재배포, AI학습 이용 금지.</p> 관련자료 이전 "안 마시면 환청 들려" '외도' 아내, 1일 1술 고백…알코올 의존 '심각' 03-20 다음 감염병 확산 억제…초고효율 심자외선 LED 소재 개발 [지금은 과학] 03-20 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
