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서울공대 이야기
서울대 한승우 교수팀, 컴퓨터 양자계산으로
‘투명반도체 신소재’ 선별 기술 개발


▲ (왼쪽부터) 서울대 재료공학부 한승우 교수, 한국에너지기술연구원 임강훈 박사, 서울대 재료공학부 윤용 박사과정
 
서울대 공대(학장 차국헌)는 재료공학부 한승우 교수 연구팀(한국에너지기술연구원 임강훈 박사, 재료공학부 윤용 박사과정)이 투명반도체 소자 성능을 획기적으로 높여줄 신소재 선별 기술을 컴퓨터 양자계산을 통해 개발했다고 밝혔다.
 
투명반도체는 스마트 기기 터치패널과 광고용 투명 디스플레이 등 실생활에 많이 활용된다. 뿐만 아니라 발광소자, 태양광발전, 터치패널 등 폭넓은 분야에서 비약적인 발전을 이룰 수 있는 차세대 원천 기술로 꼽힌다.
 
반도체 소자 성능을 극대화하기 위해선 n형 반도체와 p형 반도체 물질 성능이 모두 높아야 한다. 그런데 지금까지 알려진 p형 반도체 소재는 대체로 성능이 낮았다.
 
연구팀은 컴퓨터 양자계산만으로 우수한 p형 반도체 물질을 선별할 수 있는 기술을 만드는 데 성공했다. 연구팀은 해당 기술을 적용해 수많은 물질을 신속하게 살펴 'CuLiO'나 'La2O2Te' 등 투명하면서도 전기전도도가 우수한 p형 반도체 후보군을 새롭게 찾았다. 수많은 실험으로도 찾지 못한 우수한 소재를 발굴하는 길을 세계 최초로 마련한 셈이다.
 
물질 내 수소 불순물 에너지를 이용해 기존 연구와 차별화한 높은 정확도를 보였다고 연구팀은 설명했다.
 
한승우 교수는 "신물질 선별을 실험으로 규명하기에는 막대한 비용이 들어 불가능하다고 여겨졌으나, 앞으로 훨씬 짧은 시간 안에 효과적으로 찾아낼 수 있게 됐다"며 "새로운 p형 반도체를 통해 고성능 투명 전자기기 산업화를 앞당길 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
 
해당 연구는 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 미래소재디스커버리사업 지원으로 수행됐다.
 
성과를 담은 논문은 네이처 파트너십 저널이자 재료과학분야 국제학술지 '엔피제이 컴퓨테이셔널 머터리얼즈'(npj Computational Materials)에 4월 3일자로 게재됐다.


 

▲ p형 반도체와 n형 반도체 물질의 수소 불순물 형성에너지와 양공 유효질량
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