[대학저널 장원주 기자] 성균관대(총장 신동렬)는 에너지과학과 김정용 교수(사진) 연구팀(제1저자 이주복 연구원)이 반도체 내 엑시톤의 움직임을 임의로 조종하는 연구결과를 발표했다고 20일 밝혔다.
전자(-)와 정공(+)이 쌍을 이룬 엑시톤은 수 나노초 안에 광자로 변하며 빛을 방출하는 반도체 내의 ‘빛 입자’라 할 수 있으며 반도체 LED 발광원리의 근원 입자이다.
엑시톤은 전기적으로 중성이기 때문에 기존 전자소자가 갖는 과열 문제로부터 자유로워 초고속, 저전력 반도체 소자로 연구되고 있으나 전자와 달리 엑시톤의 움직임을 전기장으로 쉽게 제어할 수 없다는 점이 엑시톤 전자소자의 단점이다.
연구팀은 표면층의 경도만 선택적으로 높인 복층 유연기판을 제작해 두께 0.7 나노미터의 단층 이황화텅스텐(WS2) 상에 표면 주름을 가역적으로 형성하거나 지울 수 있는 기술을 개발했다.
WS2 엑시톤들이 밴드갭이 상대적으로 작은 영역으로 모이거나 주름 형성의 방향을 바꾸어 엑시톤들의 표류 방향을 자유자재로 조정하는 기능을 나노분광 이미징기술로 시각화하는 데 성공했다.
김 교수는 “반도체 내 빛 입자의 공간적 움직임을 외부에서 자유자재로 조절할 수 있는 기술을 세계 최초로 시연한 것이 큰 의미”라고 말했다.
이번 연구결과는 연구재단의 중견연구지원사업의 지원을 받아 수행됐으며 나노과학 분야 대표저널인 Nano Letters의 1월호 표지논문으로 선정됐다.
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