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삼원색 빛 내는 실리콘 나노시트 개발

백색전구·광센서 등에 쓰이는 실리콘 광소자로 응용 '기대'

실리콘 나노시트 기반의 백색발광 광소자 원리. (위) 실리콘 나노시트를 이용해 만든 백색발광 광소자, (아래) 실리콘 나노시트의 두께를 조절하면 빛의 삼원색을 얻을 수 있고, 이를 혼합해백색광을 내는 광소자를 만들 수 있다.<사진=한국연구재단 제공>
국내 연구진이 적색, 녹색, 청색 등 삼원색의 빛을 낼 수 있는 실리콘을 개발했다.

최헌진 연세대 신소재공학부 교수와 조문호 포스텍 신소재공학과 교수, 최원국 KIST 계면제어연구센터장 등 공동 연구진은 청색, 녹색, 적색을 포함해 넓은 파장 범위를 가지는 실리콘 나노시트를 개발했다고 9일 밝혔다.

실리콘은 반도체로서 각종 소자에 응용될 수 있지만 빛을 발생시키기는 어려워 디스플레이나 조명, 센서 등에 쓰이는 광소자로 활용하기에는 한계가 있었다. 실리콘에서 빛을 쉽게 추출하고자 실리콘을 직격 1nm의 작은 입자로 만들기도 하나 거기서 나오는 빛의 파장범위가 좁고 효율이 낮다는 것도 단점이었다.

연구진은 추운 날씨에 눈결정이 자라나는 모양을 모사해 실리콘을 1㎚ 두께의 얇은 시트 형태로 만들어 발광특성을 높였다. 실리콘을 얇은 시트형태로 만들면 나노크기에서의 2차원 평면응력효과로 발광파장대가 가시광선 영역으로 확대될 뿐 아니라 발광면적이 늘어나 빛의 세기도 세진다.

시트의 두께 또한 달리하면 빛의 색깔을 조절할 수 있고 조합해 백색광도 만들 수 있다는 점과 넓은 면적 때문에 광소자 제작과정에서 취급이 용이하다는 것도 장점이다.

최 교수는 "실리콘의 형태를 달리해 새로운 특성을 끌어낼 수 있음을 보여준 것으로 실리콘 기반의 광소자 개발의 가능성을 높일 것"이라고 밝혔다

한편 이 연구결과는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업등의 지원으로 수행됐고, 미국화학회가 발행하는 나노분야 국제학술지 ACS Nano지 5월 23일자 온라인판에 게재됐다.

 
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