디스플레이·태양전지 소자 성능 획기적 개선

KBSI 반도체 나노입자간 에너지 상호작용 영상 구현

한국기초과학지원연구원(KBSI) 대구센터 채원식<사진> 박사팀과 KAIST, KIST 공동연구팀은 시분해형광공초점현미경을 이용한 영상분석기술을 활용, 반도체 양자 나노막대 자기조립체 내에서 에너지 이동이 나노막대의 쌓임 방법에 따라 달라지는 양자현상을 영상으로 손쉽게 구현하는 방법을 개발했다고 8일 밝혔다.

이에 따라 양자입자를 이용하는 디스플레이나 태양전지 소자의 성능을 획기적으로 높일 수 있는 기반을 마련했다.

나노입자들 사이에서 발생하는 에너지 상호작용에 대한 양자 물성은 피코(1조분의 1)-나노(10억분의 1)초의 극초단 시간 영역에서 주로 나타난다.

나노입자가 쌓여 형성되는 자기조립체는 위치에 따라 쌓임 구조가 서로 달라질 수 있다. 연구팀은 이 때 변화하는 공간에서의 극초단 양자 물성 변화를 시분해형광공초점현미경의 시간-공간 분할 영상분석기술을 활용해 구현했다.

현재 반도체 나노입자들은 고휘도 디스플레이 및 태양전지 등 첨단산업의 핵심소재로 활용되고 있어 이번 기술 개발에 따라 보다 우수한 성능의 소자를 개발할 수 있는 토대를 마련했다는 평가다. 특히 이번 연구에 사용된 시분해형광공초점현미경은 반도체, 세라믹 등 신소재뿐 아니라 형광현상을 기반으로 하는 환경소재, 나노-바이오 융합소재, 의료, 진단 분야 등에 폭넓게 활용될 전망이다.

채원식 박사는 “반도체 나노입자들간의 에너지 상호작용을 직접 영상으로 분석할 수 있어 향후 디스플레이, 태양전지 등의 소자 설계시 성능 향상에 필수적인 핵심 양자 물성 정보를 신속히 제공할 수 있을 것”이라고 말했다.

한편 이번 연구결과는 케미스트리 오브 머티리얼스 4월 2일자 온라인판에 게재됐다.

이영록 기자