메뉴바로가기본문바로가기

동아사이언스

원하는 빛만 흡수하는 광소자 개발

통합검색

원하는 빛만 흡수하는 광소자 개발

2015.03.22 18:00
고려大, 나노선 합성법 세계 최초 개발…껍질 주기 조절
박홍규 교수 - 고려대 제공  
한미 공동연구팀이 나노선에 껍질을 만들어 두께를 자유자재로 조절하는 기술을 개발했다. 원하는 빛만 선택적으로 흡수할 수 있어 차세대 태양전지, 초소형 광컴퓨터 같은 미래형 초정밀 반도체 기술의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다.

 

박홍규 고려대 물리학과 교수(사진)팀은 찰스 리버 미 하버드대 교수와 공동으로 나노선에 주기적인 껍질을 합성하는 기술을 세계 최초로 개발했다고 23일 밝혔다.

 

나노선은 부피에 비해 표면적이 크고 독특한 전기적·광학적 특성을 갖고 있어 차세대 반도체용 광소자로 주로 활용된다. 반도체 나노선의 물리적 특성은 두께에 좌우되지만, 나노선의 두께를 정밀하게 조절하기는 매우 어려웠다.

 

연구팀은 물줄기가 작은 물방울로 변하는 현상을 나노선 합성에 활용해 합성하는 나노선의 두께를 자유자재로 조절했다. 물줄기가 중력에 의해 떨어질 때 표면에너지가 감소해 구형의 물방울로 떨어지는 현상을 ‘플라토 레일리 불안정성 원리’라고 부른다.

 

주기적인 껍질을 갖는 나노선은  그 두께가 변함에 따라 다양한 색의 빛을 흡수한다. - 고려대 제공
주기적인 껍질을 갖는 나노선은 두께에 따라 다양한 색의 빛을 흡수한다. - 고려대 제공

연구팀은 실리콘 나노선에 낮은 압력에서 사염화규소(SiH4) 가스를 주입하면 표면에너지가 감소하면서 나노선의 축 방향으로 주기적인 껍질 구조가 형성되는 현상을 처음 발견해 ‘플라토-레일리 결정성장’이라고 이름 붙였다. 

 

나노선은 두께에 따라 다른 파장의 빛을 흡수했다. 특히 껍질의 구조가 6㎛(마이크로미터)인 실리콘 나노선의 경우 껍질이 얇은 부분은 파란색 빛만을, 껍질이 두꺼운 부분은 초록색 빛만 주로 합성했다.

 

또한 연구팀은 합성 조건에 따라 껍질의 두께와 주기를 자유자재로 조절하는 데 성공했다. 가스 주입량이 많아지면 나노선 껍질의 주기가 짧아지고, 온도를 높이면 껍질의 주기가 길어진다는 사실을 발견한 것이다.

 

박 교수는 “나노선 합성이라는 새로운 연구분야를 개척했다”면서 “특정한 빛만 민감하게 감지하는 광검출기 등에 응용가능 할 것”이라고 말했다.

 

이 연구성과는 나노분야 최고 권위지인 ‘네이처 나노테크놀로지’ 10일자에 게재됐다. 

 

 

관련 태그 뉴스

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

댓글 0

16 + 2 = 새로고침
###
    과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기