빛에너지 효율 높이는 '핫홀 증폭' 나노기술 개발

(대전ㆍ충남=뉴스1) 양상인 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 박정영 석좌교수와 인하대 이문상 교수 공동연구팀이 나노 구조체 내 핫홀의 흐름을 증폭하고 이를 실시간으로 분석할 수 있는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

핫홀은 금속 나노 구조체에 빛이 닿을 때 순간적으로 생성되는 플라즈모닉 핫전하의 일종으로 광전기화학 반응의 효율을 높이는 중요한 매개체다.

하지만 극초단 시간(피코초·1조분의 1초) 내에 열적으로 소멸되는 특성 때문에 실용적 응용이 어려운 한계가 있었다.

연구팀은 금속 나노 그물망을 특수한 반도체 기판(p형 질화갈륨) 위에 나노 다이오드 구조로 배치해 핫홀 추출 효율을 2배 이상 증폭시키는 데 성공했다.

특히 광전도성 원자힘 현미경을 활용, 나노미터 단위의 초정밀 광전류 맵핑을 통해 핫홀 흐름이 빛이 집중된 핫스팟 외 영역에서도 활성화 된다는 점을 규명했다.

박 교수는 "나노 다이오드를 통해 핫홀의 흐름을 제어하고 실시간 분석할 수 있게 됐다"며 "향후 광센서, 나노 반도체 소자 등 다양한 초소형 광전소자 개발에 기여할 것"이라고 밝혔다.

이번 연구는 국제학술지 '사이언스 어드밴시스’ 온라인판에 게재됐다.

ysaint8609@news1.kr