KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)는 김진상·백승협 전자재료연구단 박사 연구팀이 고효율·저비용의 열전소재 제조기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

열전반도체에서 전자의 농도는 소재의 냉각·발전 능력을 좌우하는 중요한 요소다. 연구팀이 개발한 열전반도체 제조 방법은 기존의 단결정 형태의 제조공정에서 요구되는 불순물 도핑, 장시간 소요, 고비용의 단점을 탈피한 방식이다.

비스무스-텔루라이드(Bi-Te) 기반 소재를 녹인 후 기계적으로 변형을 가해 전자농도를 조절하고 압출공법을 통해 열전 반도체 내 결정립의 방향을 한 방향으로 정렬함으로 열전효율을 극대화했다.
 

열전반도체 재료를 분말 형태로 제조하지 않고 단지 기계적 변형을 통해 제조함으로 공정 단가를 줄였다. 또 분말제조 공정이 필요치 않아 재료성능 재현성을 크게 개선할 수 있었음을 입증했다.

백승협 박사는 "열전 반도체에서 기계적 도핑 개념을 적용하면 원재료 순도와는 무관하게 최적 열전성능을 나타내는 맞춤형 도핑이 가능하다"라며 "비슷한 결정 구조를 갖는 다양한 반도체 소재의 물리적 특성을 제어하고 안정적으로 생산하는 공정에도 적용될 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 연구결과는 소재 분야 국제 학술지인 'Acta Materialia(IF : 5.30, JCR 0.676%)'에 온라인판 15일자로 게재됐다.