[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 불규칙하게 배열된 고밀도 나노선 다발의 광학적 현상을 규명하고 대면적 제작기술을 개발했다. 이 기술은 눈보다 해상도가 좋은 인공망막이나 경량 플렉서블 태양전지, 물리적 복제방지 하드웨어 등을 개발하는데 응용할 수 있을 것으로 예상된다. 송영민 광주과학기술원 전기전자컴퓨터공학부 교수 연구팀은 이같은 내용의 연구 결과가 국제학술지 어드밴스드 옵티컬 머티리얼즈에 소개됐다고 18일 밝혔다.
연구팀은 주목받지 못했던 고밀도·불규칙 반도체 나노선 다발 내에서 일어나는 미시적인 광학적 현상을 3차원 파동방정식 기반의 해석 방법을 통해 규명하고 이를 실험을 통해 입증했다.
나노선 다발은 머리카락의 1000분의 1 굵기인 나노선 여러 개를 묶어 만든 다발이다. 반도체 소재 기반의 수직형 나노선(어레이)은 우수한 기계적, 전기적, 광학적 특성을 갖고 있어 차세대 전자소자로 각광받고 있는 소재다. 반도체 나노선 어레이는 거시세계에서 관찰 가능한 광 스펙트럼 현상을 일으킨다는 점에서 고효율의 태양전지, 이미지 센서, 레이저 등 소자로의 응용 연구만 주로 이뤄지고 있었다.
또한 연구팀은 최적의 나노선 다발을 제작하는 기술을 개발했다. 연구팀은 실리콘 웨이퍼 전면에 고밀도의 매우 가느다란 갈륨비소 나노선 다발을 성장했다. 이어 성장된 나노선 다발을 투명한 폴리머인 PDMS 물질로 코팅해 면도날로 긁어내는 방법으로 고밀도의 나노선 다발을 분리했다.
연구팀은 이 방법을 적용하면 저렴한 실리콘 웨이퍼 위에 나노선 다발을 성장할 수 있고, 성장된 나노선 다발을 분리한 후에 웨이퍼를 다시 재활용 할 수 있어 매우 경제적이라고 밝혔다.
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송영민 교수는 "기존 수직형 반도체 나노선 어레이의 한계인 전자빔 리소그래피 공정이 필요하다는 점과 기존에 조명되지 않았던 나노선 다발 내의 미시적인 광학적 현상을 규명했다는 데 이번 연구의 가장 큰 의의가 있다"며 "특히 나노선 다발의 선택적 파장 흡수 특성은 물리적으로 복제 불가능한 보안 하드웨어로 사용될 수 있으며, 사람 눈보다 훨씬 해상도가 높은 인공 망막 소재로 사용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.
황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr
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