한-불 연구진, 광산화에 안정적인 반도체 양자점 합성 첫 성공

"디스플레이· 태양전지· 센서 등 광전자 소자 수명 연장 기대"

한국과 프랑스 연구진이 광산화 반응에 안정적인 반도체 양자점 합성에 성공했다.

한국연구재단은 성균관대학교와 프랑스 툴루즈 국립응용과학원 공동 연구팀이 인듐 포스파이드(InP) 나노결정의 표면 화학적 특성을 분자 수준에서 규명하고, 광산화 반응에 안정적인 반도체 양자점 합성에 성공했다고 17일 밝혔다.

인듐 포스파이드는 인듐과 인으로 구성된 이진 반도체를 말한다. 또 양자점은 빛으로 자극하면 입자 크기에 따라 색이 달라지는 반도체 나노 결정이다. 차세대 발광 소자로 주목 중이다.

성균관대학 양자점 연구진. 왼쪽부터 정소희 교수(교신저자), 조은혜 ·김미리 연구생(이상 공동 제1저자)

다만, 이 결정 크기가 나노미터 수준이어서 광이나 대기 노출에 취약하다.

연구팀은 양자점 특정 면에서 이 문제의 해답을 찾았다. 양자점 특정 면(111면)에서 광산화 반응에 강한 저항성을 보인다는 사실을 밝혀, 노출면에 따른 표면화학이 소재의 물리·화학적 성능 조절에 핵심적인 역할을 한다는 것을 입증했다.

정소희 교수는 "미세한 나노입자의 표면을 정밀하게 제어, InP 나노결정에서 발생하는 화학 반응을 분자 수준에서 체계적으로 규명한 최초의 사례"라고 말했다.

정 교수는 “향후 디스플레이와 태양전지, 센서와 같은 광전자 소자 수명을 연장하고 성능을 개선하는 데 기여할 것"으로 기대했다.

연구성과는 국제학술지 저널 오브 더 아메리칸 케미컬 소사이어티(11월20일)에 게재됐다.

양자점 특정면인 110면과 111면의 광산화 반응에 따른 화학적 변화를 나타낸 그림. 111면이 110면 대비 높은 산화 저항성을 나타냈다.