국내 연구팀이 반도체·디스플레이 등에 응용되는 광전자 소재의 성능을 높일 원리를 찾아냈다.
한국연구재단은 주진수 고려대 교수와 김정용 성균관대 교수 연구팀이 차세대 광전자 소재인 페로브스카이트·양자점 이종접합 구조에서 원적색 영역의 빛을 내는 입자 ‘층간 엑시톤’을 발견, 이를 통해 반도체·에너지·양자정보 등 산업 발전에 응용 가능한 원리를 제시했다고 28일 밝혔다.
광전자는 광전효과로 인해 방출되는 전자, 광전효과는 빛을 쬔 물질이 전자를 방출하는 현상이다. 이런 물질인 광전자 소재는 반도체·디스플레이 등으로 응용된다. 광전자 소재의 성능을 높이려면 층간 엑시톤이라는 입자를 구현해 그 특성을 연구해야 한다. 층간 엑시톤은 서로 다른 반도체 경계면에서 발생하는 전자와 정공(전자의 빈 자리) 쌍을 말한다.
연구팀은 차세대 광전자 소재를 이용한 실험을 통해 새로운 층간 엑시톤을 구현했다. 이 입자는 가시광선과 적외선 사이 대역의 빛을 내는데, 기존 엑시톤(10억분의 1초)보다 수명이 길고 멀리 움직여 광전자 소재 연구에 활용하기에 용이하다. 연구팀은 이것이 차세대 광전자 소재 연구와 반도체·디스플레이는 물론 통신, 헬스케어, 양자 등 다양한 기술 발전에 기여할 것으로 기대했다.
주 교수는 “원적색 영역의 층간 엑시톤을 처음 발견한 데 학술적으로 의의가 있다”며 “향후 다양한 이종접합 소자 설계에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 연구성과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 이달 20일 게재됐다.
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