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[IT뉴스]“마의 1% 벽 돌파”…KAIST, ‘친환경 초소형 반도체’ 밝기 18배 높였다

온카뱅크관리자

2026-01-14 08:27:32

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- 신소재공학과 조힘찬 교수연구팀 <br>- 나노반도체 발광효율 한계 돌파</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="3VNlpPV7ZP">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ff39fd3adb0d481dcb25e3db95b2d7ce9f968468b564fea5fe8bba48c7e41bcd" dmcf-pid="0fjSUQfzX6" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이번 연구를 수행한 KAIST 연구진. 주창현(앞줄 왼쪽부터 시계방향) 주창현 박사과정, 하재영, 조힘찬 교수, 장재동, 연성범 석박사통합과정.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/14/ned/20260114082152320yzxl.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="tCtVghmjXx" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/14/ned/20260114082152320yzxl.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이번 연구를 수행한 KAIST 연구진. 주창현(앞줄 왼쪽부터 시계방향) 주창현 박사과정, 하재영, 조힘찬 교수, 장재동, 연성범 석박사통합과정.[KAIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="a9b48fbf4a2b93650e66eba2dcaaff713eecebdbdb2adc598572404058701433" dmcf-pid="p4Avux4qt8" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] TV, 스마트폰, 조명처럼 빛을 내는 반도체는 우리 일상 곳곳에 쓰이고 있다. 하지만 친환경 반도체를 만들기 위해서는 아직 넘어야 할 기술적 장벽이 많다. 특히 머리카락 굵기(약 10만 나노미터)보다 수만 배 작은 크기의 나노 반도체는 이론적으로는 밝은 빛을 낼 수 있지만, 실제로는 빛이 거의 나지 않는 문제가 있었다. 국내 연구진이 이 한계를 해결할 수 있는 새로운 표면 제어 기술을 개발했다.</p>
          <p contents-hash="91a49b46b9c1c71ffbe68830aff84dbab59f4738d50abdf69870881c1a9ad15a" dmcf-pid="U8cT7M8Bt4" dmcf-ptype="general">KAIST는 신소재공학과 조힘찬 교수 연구팀이 차세대 친환경 반도체 소재로 주목받는 나노 반도체 입자인 인듐 포스파이드(InP) 매직 사이즈 나노결정(Magic-Sized Clusters, MSC)의 표면을 원자 수준에서 제어하는 원천 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="b14f8753a5efb483040c3ad58eb4a062ba266153edfcb45598cccb6dac5387fe" dmcf-pid="u6kyzR6b1f" dmcf-ptype="general">연구팀이 주목한 소재는 ‘매직 사이즈 나노결정’이라 불리는 수십 개의 원자로 이루어진 초소형 반도체 입자다. 이 물질은 모든 입자가 똑같은 크기와 구조를 가져 이론적으로는 매우 선명한 빛을 낼 수 있다. 하지만 크기가 1~2나노미터에 불과해, 겉면에 생기는 미세한 결함 때문에 빛이 대부분 사라지는 한계를 안고 있었다. 실제로 지금까지는 빛의 효율이 1%에도 미치지 못했다.</p>
          <p contents-hash="51db85bb583af11e688511ad0342037845e64e083a0e39da473823caf14ce3d4" dmcf-pid="7G9iO1GhtV" dmcf-ptype="general">기존에는 이 문제를 해결하기 위해 강한 화학 물질인 불산(HF)으로 표면을 깎아내는 방법이 쓰였지만, 너무 강한 반응 탓에 반도체 자체가 망가지는 경우가 많았다.</p>
          <p contents-hash="8425026c48851fe0701abafc74aab8fc4138f50b49bd5919f2b288a0707cca3c" dmcf-pid="zH2nItHl12" dmcf-ptype="general">연구팀은 접근 방식을 바꿨다. 반도체를 한 번에 깎아내는 대신, 화학 반응이 아주 조금씩 일어나도록 정밀하게 조절하는 에칭 전략을 고안했다. 이를 통해 반도체의 형태는 그대로 유지하면서, 빛을 방해하던 표면의 문제 부분만 선택적으로 제거하는 데 성공했다. 그리고 결함 제거 과정에서 생성된 불소와 반응 용액 내 아연 성분은 염화아연 형태로 결합해, 노출된 나노결정 표면을 안정적으로 감싸게 되었다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ec8e0f729a077dbe25b59b8a8b66d10bc8f1e464ce6ce94c6b2ede6f2d8429ed" dmcf-pid="qXVLCFXS59" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="AI로 생성한 친환경-초소형-반도체-화학-반응 이미지.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/14/ned/20260114082152639piaw.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="FFl36jLx5Q" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/14/ned/20260114082152639piaw.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            AI로 생성한 친환경-초소형-반도체-화학-반응 이미지.[KAIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="e7045796296de5a49932a9442190cc5df2d2e6c52a277d038f48e03e19a6be95" dmcf-pid="BZfoh3ZvtK" dmcf-ptype="general">이 기술을 적용한 결과, 연구팀은 기존 1% 미만이던 반도체의 빛 효율을 18.1%까지 끌어올렸다. 이는 현재까지 보고된 인듐 포스파이드 기반 초소형 나노 반도체 가운데 세계 최고 수준의 성과로, 기존보다 18배 이상 밝아진 것이다.</p>
          <p contents-hash="c302cf7b927c0458bdcf189bd86ca45b9a0d0460554634b30906ed33ce238beb" dmcf-pid="b54gl05TYb" dmcf-ptype="general">이번 연구는 그동안 제어가 거의 불가능하다고 여겨졌던 초소형 반도체의 표면을 원자 수준에서 정밀하게 다룰 수 있음을 처음으로 입증했다는 점에서 의미가 크다. 해당 기술은 차세대 디스플레이는 물론, 양자 통신, 적외선 센서 등 다양한 첨단 기술 분야로의 활용이 기대된다.</p>
          <p contents-hash="4b7c44ab4f538a7650b5e44bf56aa31f18ff9f3f502c2b4b73b15421565dd7b6" dmcf-pid="K18aSp1yZB" dmcf-ptype="general">조힘찬 교수는 “이번 연구는 단순히 더 밝은 반도체를 만든 것이 아니라, 원하는 성능을 얻기 위해 원자 수준에서 표면을 다루는 기술이 얼마나 중요한지를 보여준 사례”라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="4c9545a203c2a8dc1c13ac1d3f8cda74602df570a74e2e907bd5f14a214660cd" dmcf-pid="9t6NvUtWXq" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 국제학술지 ‘미국화학회지(JACS)’에 12월 16일 온라인 게재됐다.</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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