디스플레이, 초미세 반도체, 의료기기 등 다양한 제품에 사용되는 양자점의 가장 큰 걸림돌로 지적돼 온 밴드갭을 제어할 수 있는 기술이 개발됐다.

포스텍(포항공과대)은 신소재공학과 공의현 박사팀이 양자점(화학적 합성공정을 통해 만드는 나노미터 크기의 반도체 결정체)의 상전이를 이용해 양자점의 밴드갭을 자유자재로 조절할 수 있는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

이 기술을 적용하면 전극의 광학적 특성이 수배 이상 증가해 감응형 태양전지의 효율을 50% 이상 향상시킬 수 있다는 설명이다.

밴드갭(band gap)은 에너지 갭으로도 불리며 전자가 존재하는 에너지 레벨과 전자가 존재하지 않는 에너지 레벨 사이의 차이를 의미하는 데 이 차이에 따라 물질의 전기 전도성 정도가 결정된다.

연구팀은 진공장비 등 고가의 장비 없이 공기 중에서 짧은시간에 열처리를 통해 양자점 속 격자를 뒤틀리게 함으로써 밴드갭을 조절하는 기술을 개발했다. 기존에 비해 공정시간이 짧고 제조 비용도 크게 낮출 수 있다.

공 박사는 “전도성을 이용해 디스플레이나 반도체, 의료기기에 활용되는 양자점의 밴드갭을 조절하는 것은 광학적, 전기적 특성을 크게 개선시킬 수 있는 중요한 연구”라며 “다양한 종류의 반도체 양자점에 적용될 수 있어 양자점을 이용하는 여러 기기에 활용할 수 있다”고 말했다.

연구 결과는 재료과학 분야 권위지인 ‘스몰(Small)’ 4월호 표지논문으로 게재됐다.