‘친환경 양자점 나노표면 제어’ 광전자 소자 안정성 향상 기술 개발

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 친환경 양자점 나노표면을 제어해 차세대 광전자 소자의 안정성을 획기적으로 향상하는 기술을 개발했다.

한국연구재단(NRF)은 성균관대와 프랑스 툴루즈 국립응용과학원 공동연구팀이 인듐 포스파이드(InP) 나노결정의 노출면에 따른 표면 화학적 특성을 분자 수준에서 규명해 광산화 반응에 매우 안정적인 반도체 양자점 합성에 성공했다고 17일 밝혔다.

친환경 인듐 포스파이드 양자점은 카드뮴·납 등 유독성 물질을 포함하지 않아 차세대 발광소재로 주목받고 있으나 나노미터 수준의 작은 크기로 인해 광·대기 노출에 취약하다.

이를 해결하기 위해 양자점 표면에 껍질을 형성하거나 소수성 물질인 리간드를 결합해 외부 수분과 산소가 쉽게 침투하지 못하게 하는 노력이 있었으나 양자점 표면이 불균일한 탓에 분자 수준의 미시적인 이해에 한계가 있어 적용 방법은 매우 제한적이었다.

이에 연구팀은 양자점의 특정 면이 광산화 반응에 강한 저항성을 보인다는 사실을 밝혀냄으로써 노출면에 따른 표면화학이 소재의 물리·화학적 성능 조절에 핵심적인 역할을 한다는 것을 입증했다.

이는 미세한 나노입자의 표면을 정밀하게 제어함으로써 InP 나노결정에서 발생하는 화학 반응을 분자 수준에서 체계적으로 규명한 최초의 사례로 차세대 나노소자의 안정성과 성능 향상에 필요한 결정구조를 제시했다.

성균관대 에너지과학과 정소희 교수는 “이번 연구를 통해 InP 양자점 표면 리간드 결합 강도와 광산화 안정성 간의 상관관계를 밝혀냈다”며 “이러한 성과는 디스플레이와 태양전지, 센서와 같은 광전자 소자의 수명을 연장하고 성능을 개선하는 데 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 나노·소재기술개발사업 및 중견연구의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 다학문 과학 분야 국제학술지 '저널 오브 더 아메리칸 케미컬 소사이어티'에 지난달 20일 게재됐다.

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