다양하게 합성된 반도체 나노선© News1

한미 국제공동연구팀이 반도체 나노선의 두께를 마음대로 조절할 수 있는 새로운 합성기술을 개발했다.

한국연구재단은 22일 고려대 박홍규 교수와 미국 하버드대 찰스 리버 교수(공동 교신저자)가 주도하고 고려대 노유신 박사후연구원과 경희대 김선경 교수가 참여해 이 같은 합성기술을 개발했다고 밝혔다.연구팀은 플라토-레일리 불안정 원리를 반도체 물질의 결정성장 과정에 적용, 반도체 나노선의 축 방향으로 주기적으로 두께가 바뀌는 껍질 구조를 합성해 나노선의 두께를 자유롭게 조절하는데 성공했다.

연구팀은 껍질을 성장시킬 때 낮은 압력에서 가스를 주입하면 표면 에너지가 감소해 나노선의 축 방향으로 주기적인 껍질 구조가 형성됨을 발견했다.

또 합성조건에 따라 껍질의 종류뿐만 아니라 두께, 주기, 단면의 모양까지도 원하는 대로 조절할 수 있음을 확인했다. 연구팀은 이를 토대로 주기적인 껍질을 갖는 실리콘 나노선의 광학적 특성이 나노선 껍질의 두께와 주기에 따라 확연히 다른 광산란 및 광흡수 특성을 보인다는 사실을 밝힌 것이다.

반도체 나노선의 전기적·광학적 특성은 나노선의 두께에 따라 크게 변하기 때문에 나노선의 두께를 원하는 대로 정밀하게 조절하는 것이 중요하지만 나노선 두께를 조절하는 것이 매우 어려웠다.

연구팀은 이 기술로 원하는 빛만을 선택적으로 흡수하는 새로운 나노 광소자 개발이 가능할 것이라고 예측했다. 

연구팀은 도핑 등 추가로 해결할 문제로 인해 실용화하는데 1~2년 정도 시간이 소요될 것으로 예상했다.

박홍규 교수는 “이번 연구는 나노선 합성이라는 새로운 연구분야를 개척한 의미있는 연구성과”라고 밝혔다.

이번 연구결과는 세계적인 과학저널 Nature의 자매지이자 나노분야 최고 권위지인 Nature Nanotechnology 지난 10일자에 게재됐다.


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