[쿠키뉴스=조규봉 기자] 건국대 연구팀이 노르웨이 과학기술대학 연구팀과 함께 단일 나노선에 기반해 효율이 높으면서도 낮은 전압에서도 작동하는 응용 소자 개발에 성공했다.

건국대 물리학부 이상욱 교수 연구팀은 노르웨이 과학기술대학 (Norwegian Univeristy of Science and technology, NTNU) 헬게 베만 교수 (Prof. Helge Weman), 김동철 교수 연구팀과 함께 갈륨비소안티몬 나노선(GaAsSb Nanowire)에서 나타나는 정류 현상에 대한 원인을 규명하고, 이를 바탕으로 고효율 광검출 소자 및 저전압 논리 소자를 구현했다고 밝혔다.

건국대 연구팀은 3중의 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 나노선으로써, 자기 자신을 촉매로 사용하는 기체-액체-고체 방식으로 성장시킨 순수한 결정구조의 갈륨비소안티몬 나노선에서 나타나는 정류 현상의 원인이 안티몬 결함에 의해 생성되는 전하의 농도가 축 방향에 따라 연속적으로 변화하기 때문이라는 사실을 처음으로 규명했다.

이와 같이 비균일한 전하 농도를 가진 3중의 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 나노선들은 몇몇 알려져 있었지만, 이번 연구에서처럼 광검출 소자나 논리 소자 등, 여러 전자 소자에 응용할 수 있는 가능성을 보여줌으로써 나노선의 정류 효과를 활용할 방안을 명확히 제시한 사례는 드물다.

연구팀은 전기적인 측정과 라만 분광학을 이용하여 갈륨비소안티몬 나노선의 위치에 따른 전하 농도를 정밀하게 계산한 결과, 전하 농도가 나노선의 축 방향을 따라 선형적으로 변화할 뿐 아니라 나노선 양 끝 부분의 전하 농도 차이가 최대 100배에 이르는 것을 확인했다.

이번 연구를 주도한 노르웨이 과학기술대학 소속 허정환 박사와 공동 저자로 참여한 건국대 물리학부 박사과정 윤호열 학생은 ""이번 연구는 복잡한 구조와 추가 공정 없이 나노선 자체에 형성된 특성으로 전자 소자를 구현 할 수 있음을 보여주었다는데 의미가 있다”며 “실리콘 기판 위에서 귀금속 촉매 없이 나노선을 성장 시키는 방법을 사용했기 때문에 기존의 반도체 공정에 대한 적합성이 우수하다""고 설명했다.

이번 연구결과는 나노 기술 분야의 세계적 권위의 국제학술지인 ‘나노레터스 (Nano Letters)’(영향력 지수(IF) 12.94 )온라인판에 최근 게재됐다. 이번 연구는 미래창조과학부의 중견연구자지원사업과 한국연구재단 국제공동연구사업의 지원으로 이뤄졌다. ckb@kukinews.com

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