포스텍 연구진, 빛을 끌어 모으는 복합 나노패턴 개발
등록 2016.07.14 20:38:27수정 2016.12.28 17:22:13
【포항=뉴시스】강진구 기자 = 포스텍(총장 김도연)은 화학공학과 오준학 교수와 울산과학기술원(UNIST) 곽상규 교수팀이 광 흡수율을 높일 수 있는 다중 패턴을 가진 플라즈몬 나노구조체를 개발해 태양전지와 광센서로 응용하는데 성공했다고 14일 밝혔다.사진은 포스텍 오준학 교수.2016.07.14.(사진=포스텍 제공) [email protected]
유기태양전지, 유기 광트랜지스터와 같은 유기 광전자소자는 얇은 플라스틱 기판 위에 만들 수 있어 구부리기 쉽고 가벼우며 얇아 학계와 산업계가 활발하게 연구를 진행하고 있는 분야 중 하나다.
포스텍과 UNIST 공동연구팀은 블록공중합체(PS-b-PMMA)에 열처리를 해 자기조립을 유도하고 기둥 모양의 패턴을 만든 뒤 이 위에 격자 나노패턴 모양의 도장을 찍는 방법으로 복합 나노패턴을 만드는 데 성공했다.
기둥모양과 격자모양을 동시에 가지는 이 나노패턴은 빛을 포획하는 ‘광 포획 효과’와 플라즈몬 효과(나노 크기의 작은 금속 패턴이나 입자의 자유전자가 빛에 의해 공명 현상을 일으키는 효과)를 효율적으로 유도해 소자의 광 흡수율을 크게 증가시킬 수 있었다.
이렇게 만들어진 태양전지는 기존보다 24%, 광센서는 무려 858%나 높아진 효율을 나타냈다.
이 구조체는 유기물이나 무기물에 모두 적용이 가능할 뿐 아니라 단시간 안에 저온에서 공정이 가능하고 재사용이 가능해 유기 소자뿐만 아니라 이미 상용화된 무기물 광전자 소자에도 활용할 수 있다.
이 성과는 유기태양전지나 웨어러블 전자기기에 사용되는 유기 광전자 소자의 성능을 크게 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 무기물에도 활용할 수 있어 광전자소자 산업에도 도움이 될 것으로 학계는 기대하고 있다.
이 연구성과는 재료과학 분야 권위지인 '어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)' 7월6일자 표지논문으로 게재됐다.
미래창조과학부가 추진하는 글로벌프론티어사업 '나노기반 소프트일렉트로닉스 연구단'과 '기초연구사업'의 지원으로 수행됐다.
포스텍 오준학 교수는 "이번 연구는 다중패턴 플라즈몬 나노구조체가 광전자 소자의 성능을 극대화시킬 수 있다는 것을 최초로 입증한 것"이라며 "차세대 광전자 소자와 웨어러블 전자기기의 상용화 진척에도 크게 도움이 될 원천기술"이라고 말했다.
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