국내 연구진이 원자단위의 미세 조절기술로 가시광 흡수율을 4배 이상 높인 3나노미터 두께의 얇은 광소재를 개발했다.
한국연구재단은 연세대 전기전자공학과 김형준 교수 연구팀이 태양전지와 광센서 등에 활용 가능한 초박막 광소재를 개발하는데 성공했다고 8월18일 발표했다.
연구팀은 기판 표면에 원자단위로 얇게 박막을 씌우는데 활용돼온 원자층 증착법을 새롭게 도입해 금속이 포함된 원료와 반응가스를 교차 주입함으로써 박막을 성장시켰다.
텅스텐 소스와 몰리브덴 소스를 배합해 사용하고 반응가스와 교차 주입함으로써 원자비율이 조절된 산화물 합금을 만든 뒤 황화 공정으로 마무리하는 방식으로 소재를 개발했으며, 금속 소스를 배합하는 비율에 따라 원자비율이 달라지면서 밴드갭 조절이 가능해져 광 흡수율이 높은 소재를 만들어낼 수 있는 것으로 알려졌다.
특히, 신규 개발된 광소재는 두께가 3나노미터로 매우 얇지만 붉은색에서 초록색까지 넓은 영역대의 가시광선 빛을 흡수할 수 있고 기존 전이금속 이황화 초박막 반도체와 같은 두께에서 4배 향상된 광 흡수율을 보인 것으로 확인됐다.
김형준 교수는 “초박막 소재를 원자단위로 조절하는 기술은 소재의 물성을 자유자재로 조절할 수 있는 점에 큰 의미가 있다”며 “종이보다 얇고 구겨지는 태양전지와 광센서 등을 상용화하는데 도움이 될 것”이라고 강조했다.