연세대 김형준 교수팀 "종이보다 얇아…태양전지·광센서 등 적용"
국내 연구진이 원자 단위의 미세 조절기술로 가시광 흡수율을 4배 이상 높인 3나노미터(nm) 두께의 얇은 광소재를 개발했다.
한국연구재단은 연세대 전기전자공학과 김형준 교수 연구팀이 태양전지와 광센터 등에 활용 가능한 초박막 광소재를 개발하는 데 성공했다고 18일 밝혔다.
연구팀은 기판 표면에 원자 단위로 얇게 박막을 씌우는 데 활용되던 원자층 증착법을 이 연구에 새롭게 도입했다.
이 방법은 금속이 포함된 원료와 반응 가스를 교차해 주입함으로써 박막을 성장시키는 것이다.
연구팀은 텅스텐 소스와 몰리브덴 소스를 배합해 사용하고 반응 가스와 교차 주입함으로써 원자비율이 조절된 산화물 합금을 만든 뒤 황화 공정으로 마무리하는 방식으로 소재를 개발했다.
이 때 금속 소스를 배합하는 비율에 따라 원자비율이 달라지면서 밴드갭 조절이가능해져 광 흡수율이 높은 소재를 만들어낼 수 있다고 연구팀은 설명했다.
특히 이번에 개발된 광소재는 두께가 3nm로 매우 얇지만 붉은색에서 초록색까지넓은 영역대의 가시광선 빛을 흡수할 수 있고, 기존 전이금속 이황화 초박막 반도체와 같은 두께에서 4배 향상된 광 흡수율을 보인 것으로 실험 결과 확인됐다.
김형준 교수는 "초박막 소재를 원자 단위로 조절하는 기술은 소재의 물성을 자유자재로 조절할 수 있다는 측면에서 큰 의미가 있다"며 "이 기술은 종이보다 얇고구겨지는 태양전지와 광센서 등을 상용화하는 데 많은 도움이 될 것"이라고 말했다.
미래창조과학부와 한국연구재단이 지원하는 기초연구사업 및 글로벌프론티어사업으로 수행된 이번 연구 결과는 과학저널 '네이처 커뮤니케이션스' 7월 23일자에실렸다.
sw21@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>