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Research

신물질 나노기술로 빛 흡수를 제어한다(2016.02.11)

  • 조회. 6167
  • 등록일. 2016.02.15
  • 작성자. 관리자

신물질 나노기술로 빛 흡수를 제어한다



광대역 빛 흡수 효율을 획기적으로 높이는 신물질 디자인 기술 개발 -






신물질 나노기술로 빛 흡수를 제어한다



▲ 조창희 교수 연구팀의 연구 결과를 담은 대표 사진






DGIST(총장 신성철연구팀이 나노소재를 새롭게 디자인해 반도체 물질 고유의 빛 흡수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 새로운 신물질 디자인 기술을 개발했다이 기술을 활용하면 새로운 기능을 갖는 다양한 광소자 개발이 가능할 전망이다.



 



조창희 신물질과학전공 교수 연구팀은 백성호 나노·에너지융합연구부 박사와 학·연공동으로 반도체 실리콘 물질의 나노구조 배열 디자인을 통해 보다 넓은 에너지 범위에서 빛을 제어하고, 높은 광흡수 효율을 얻을 수 있는 기술을 개발했다.






신물질 나노기술로 빛 흡수를 제어한다



▲ (왼쪽) 넓은 에너지 범위에서 높은 광흡수 효율을 띄는 직경 주기성을 갖는 반도체 실리콘 나노구조 어레이



    (오른쪽) 투명하고 유연한 폴리머 필름에 전사된 실리콘 나노구조 어레이.








광대역 빛 흡수 효율을 높이는 신물질 디자인 기술"주기성 나노구조" 적용



 



연구팀은 반도체 물질에 주기적인 나노구조를 적용해 넓은 에너지 범위에서 빛과 물질이 다중적인 공명 현상을 일으킨다는 것을 규명했다. 또 물질 고유의 광흡수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있음을 밝혔다.



 



기존의 단순한 반도체 나노구조는 광흡수 효율이 향상되는 빛의 에너지 대역이 좁아 효율 향상에 한계가 있었다. 이에 연구팀은 빛의 진향 방향으로 주기성을 갖는 반도체 나노구조의 배열을 통해 넓은 에너지 범위에서 광흡수 효율을 제어할 수 있도록 했다.



 



조 교수는 "태양전지, 센서소자 등에 반도체가 많이 사용된다. 반도체의 효율을 높이려면 빛을 많이 흡수해야 한다. 이번 연구는 빛의 흡수를 높이기 위해 반도체 물질에 주기성을 갖는 나노구조를 적용해 기존보다 많은 빛을 흡수할 수 있도록 했다"고 밝혔다.






조창희 교수 "고감도 광센서, 고효율 태양전지 소자 개발 중요 실마리 제공"



 



이번 연구 결과는 물질 고유의 특성으로 알려져 있는 광흡수 효율을 원하는 대로 조절할 수 있는 점을 보여준다. 새로운 기능을 갖는 다양한 광소자 개발이 가능하다고 연구팀은 설명했다.



 



또 신물질 디자인을 통해 확보한 물질의 광흡수 제어 기술은 반도체 기반의 광전소자 개발 등 다양한 분야에 적용이 가능해 고성능 광센서나 높은 효율의 태양전지 기술 개발에 적용할 수 있을 것으로 내다봤다.



 



조 교수는 "물질의 광학적 흡수 성질을 능동적으로 제어할 수 있는 새로운 아이디어를 증명한 연구"라며 "고감도 광센서 및 고효율 태양전지 소자 개발을 위한 중요한 실마리가 제공된 만큼 관련 연구를 지속해서 나갈 계획"이라고 밝혔다.



 



이번 연구 결과는 물질과학 분야 세계 정상급 국제학술지 "어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)" 온라인판 22일자에 게재됐으며 표지 논문으로 선정됐다. 또한, 한국연구재단 해외우수연구기관 유치사업으로 진행하는 DGIST-LBNL 공동연구센터 및 DGIST 특성화 융합과학중점센터 지원으로 수행됐다.

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