[시사뉴스 김승리 기자] 반도체 나노입자의 형상과 구조, 성질 등의 내용을 담은 데이터베이스(DB)가 구축됐다.
LED(발광다이오드) 신호등에 사용되는 물질을 비롯해 50여종의 나노입자에 대한 성질이 포함돼 있어 LED신호등의 수명을 2배 이상 늘리는 기술개발 등 산업분야에서 다양하게 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
한국표준과학연구원(KRISS·원장 강대임)은 나노소재평가센터 김용성 박사 연구팀이 나노입자의 구조를 알 수 있는 기술개발을 통해 반도체 나노입자의 형상과 구조, 성질 등의 자료를 축적한 데이터베이스(http://npdb.kriss.re.kr)를 구축했다고 14일 밝혔다.
데이터베이스화 된 나노입자 물질은 질화갈륨(GaN)과 산화아연(ZnO), 카드뮴설파이드(CdS) 등 모두 50여 종이다.
나노입자는 형상에 변화를 줄 경우 성질도 크게 달라져 다양한 산업 분야에서 활용되고 있지만 나노입자의 크기가 머리카락 굵기의 수천분의 1에 해당할 만큼 작아 나노입자를 얻거나 원하는 성질을 얻기 위해 형상을 변형시키는데 어려움이 있었다.
연구팀은 나노입자의 성질을 파악하기 위해 나노입자의 구조를 알 수 있는 기술을 개발했고 이를 토대로 질화갈륨(GaN) 등의 나노입자 구조를 발견했다.
나노입자 구조가 드러남에 따라 양자역학 방정식을 이용해 물질의 성질을 알아내는 '제일원리계산법'으로 이 물질의 성질도 알아냈다.
연구팀은 이를 이용해 LED신호등에 사용되는 질화갈륨(GaN) 박막의 나노입자 구조를 박막형태에서 삼각형 형태로 바꿀 수 있다는 사실을 규명했다.
음의 전자가 양의 정공과 결합해 빛이 발생하는 LED의 경우 음의 전자와 양의 정공 거리가 짧을수록 효율이 좋아지는 데 질화갈륨 박막의 구조를 삼각형태로 바꾸면 이 거리가 가장 짧아져 보다 낮은 전력으로도 2배 이상 오랫동안 사용할 수 있다는 것이다.
또 산화아연 나노입자는 자동차 전장용 고전압 반도체 전자소자 개발과 카드뮴 설파이드 나노입자와 함께 차세대 광센서, 태양광 발전의 핵심 소재로서 개발에 각각 기여할 것으로 기대된다.
표준연은 이 처럼 나노입자의 구조나 형상 등이 확인된 자료를 모두 DB화하고 이를 공개, 누구나 이용할 수 있도록 했다.
KRISS 김용성 박사는 "질화갈륨 등은 반도체 산업에서 활용도가 높은 만큼 많은 업체들이 제작 물품에 맞게 나노입자의 구조와 공정조건을 참고할 수 있다"며 "이를 바탕으로 나노입자를 이용한 광전자 소자 기술개발의 가속화가 기대된다"고 말했다.