전남대 류상완 교수팀
구부러지고 접혀지는 반도체 나노소재 개발
전남대학교 연구팀이 세계 최초로 고품질의 반도체 나노막대를 금속 기판 위에 성장하는데 성공했다. 또 이로인해 반도체 나노구조의 활용 분야를 대폭 확대할 수 있게 됐다.
반도체 소재는 우수한 전기적 특성으로 현대 산업사회의 기반이 되고 있으나, 딱딱한 성질 때문에 인체, 의복, 생활공간 등 유연성이 필요한 곳에는 적용되기 어려운 한계를 지녀왔다.
이 때문에 구조 변형성이 큰 반도체 나노구조에 대한 관심은 높으나, 성장기술의 제약으로 고전도성, 유연성 기판과 결합된 고성능의 나노소자 제작기술은 초보적인 단계에 머물러 있다.
전남대 류상완교수(물리학과) 연구팀은 유연성은 물론 열과 전기의 전도성이 높은 구리 기판 위에 질화갈륨(GaN) 나노막대를 금 촉매를 적용해 성장하는데 성공했다. 금속 위에 반도체 소재를 성장하는 것은 세계적인 연구 그룹에서조차 아직까지 의미 있는 진전을 보이지 못하고 있다.
류상완 교수팀은 구리 기판 위에 금속간의 확산을 억제하는 그래핀 장벽층을 삽입, 질화갈륨(GaN) 성장을 위한 안정적인 촉매 조건을 유지하고, 이를 통해 고품질의 반도체 나노막대를 금속기판 위에 성장할 수 있었다.
성장된 나노막대는 다양한 고성능 유연소자 제작의 소재로 이용될 수 있는데, 연구팀은 개발된 나노소재를 압전발전기에 적용하는데도 성공했다.
류상완 교수는 “반도체의 압전 특성을 기반으로 생체진동을 전기로 변환할 수 있는 압전발전기에 적용할 수 있다는 것은 결과적으로 소재의 유연성과 전도성이 극대화된 이종접합 구조로 인해 구부러지거나 접혀지는 곳에까지 적용될 수 있다는 의미”라며, “실험결과 우수한 발전 특성도 확보했다.”고 설명했다.
이 연구결과는 에너지 분야의 세계적인 저널인 Advanced Energy Materials (Impact Factor 25.245) 12월판에 게재될 예정이다.
※논문원제: Highly Durable Piezoelectric Nanogenerator by Heteroepitaxy of GaN Nanowires on Cu Foil for Enhanced Output Using Ambient Actuation Sources
