공의현(신소재, 지도교수 장현명) 박사 연구팀이 상전이를 이용해 하나의 양자점에 2가지 상태를 공존시켜 양자점의 밴드 갭을 조절할 수 있는 기술을 개발하는 데 성공했다. 본 성과는 지난 9일 재료과학 분야의 권위지인 <Small>의 4월호 표지논문으로 발표됐다.
밴드갭은 전자가 존재하는 에너지 레벨과 전자가 존재하지 않는 에너지 레벨 사이의 차이를 의미하는데, 이 차이에 따라 물질의 전기 전도도가 결정되는 중요한 특성이다. 따라서 전도성을 이용해 디스플레이나 반도체, 의료기기에 활용되는 반도체 결정체인 양자점의 특성상 이 밴드갭을 조절하는 것은 광학적, 전기적 특성을 크게 개선시킬 수 있는 중요한 연구다.물론 이 밴드갭을 조절하는 방법은 양자점의 크기를 제어하는 방법 등 이미 다양하게 발표되어 왔지만, 이들 방법은 복잡하고 그 비용이 비싸다는 단점이 지적됐다.
공 박사 연구팀은 공기 중에서 짧은 시간의 열처리를 통해 양자점 속 격자를 뒤틀리게 함으로써 밴드갭을 조절하는 기술을 제안했다. 이 기술을 적용하면 전극의 광학적 특성이 수 배 이상 증가해 양자점 감응형 태양전지의 효율을 50% 이상 향상할 수 있다.
본 기술은 공정 시간이 짧을 뿐만 아니라 진공 장비 등 고가의 장비 없이 진행되므로 제조비용도 큰 폭으로 낮아진다. 또한 다양한 종류의 반도체 양자점에 적용할 수 있어, 양자점을 이용하는 여러 전자기기에 활용할 수 있는 장점을 가지고 있다.