국내 연구진이 실리콘 발광효율을 높이는 고온발광 원리를 밝혀냈다.
미래창조과학부는 대구경북과학기술원(DGIST)의 신물질과학과 조창희 교수팀이 실리콘 물질의 발광효율을 획기적으로 향상시키는 핫 루미네선스(Hot Luminescence) 메커니즘을 규명했다고 8월21일 발표했다.
조창희 교수팀은 미국 펜실베이니아대학교 리테쉬 아가왈 교수팀과의 공동연구에서 실리콘과 금속을 결합한 플라즈모닉 메타 물질에 핫 루미네선스 메커니즘을 적용해 실리콘 반도체의 발광을 유도하는 데 성공했다.
실리콘 반도체는 낮은 발광효율 때문에 발광소자의 소재로 사용할 수 없어 컴퓨터 프로세서, 메모리 등 전자소자의 소재로만 활용돼왔다.
연구팀은 실리콘 반도체와 나노금속 공진기를 결합해 가시광선 영역에서의 효율적인 발광을 유도한 것으로 알려졌다.
에너지‧온도 의존 분광법을 사용해 핫 루미네선스 메커니즘이 실리콘 반도체의 전자와 포논, 금속의 플라즈몬 등과의 상호작용으로 일어난다는 사실을 증명했다.
핫 루미네선스 메커니즘 규명은 실리콘 반도체 기반의 효율성이 뛰어난 광원을 개발하는 길을 열어 실리콘 포토닉스 기술 실현을 앞당길 수 있을 것으로 기대되고 있다.
조창희 교수는 “세계적으로 초고속 정보전송 및 처리를 위해 회로 내부에서 전자이동이 아닌 빛을 이용하는 실리콘 포토닉스 기술 개발이 활발히 진행되고 있다”며 “고온발광 구조 규명으로 실리콘 반도체 기반의 광원 개발 뿐만 아니라 다양한 광소자 개발에 기여할 수 있을 것”이라고 강조했다.
연구결과는 미국화학회가 발간하는 나노과학 분야의 학술지 Nanoletter 온라인판 8월19일자에 게재됐다.