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국내 연구진이 반도체 나노결정 성장 과정 중에서 나노 입자보다 더 작은 ‘핵’ 형성과정을 화학적으로 제어하면 도핑 효율을 10% 이상 높일 수 있다는 사실을 발견하는데 성공했다. 서울대 화학생물공학부 현택환(44ㆍ사진) 교수팀은 반도체 나노결정을 핵형성 과정에서부터 효율적으로 도핑(Dopping)할 수 있는 기술을 개발하는데 성공했다고 15일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노 분야에서 세계적 권위를 자랑하는 ‘네이처 머티리얼스(Nature Materials)’지 16일자 인터넷판에 게재된다. ‘도핑’은 불순물을 의도적으로 주입해 물질의 전기ㆍ광학ㆍ자기적 성질을 조절하는 것을 말한다. 실리콘에 인이나 붕소를 도핑하면 전기 전도도가 향상돼 전도성이 뛰어난 반도체가 되는 원리다. 따라서 도핑은 반도체 산업의 핵심 기반 공정이다. LCD TV 등 디스플레이에 사용되는 형광체도 산화물에 금속이온이 도핑된 것이다. 이러한 반도체 나노결정 도핑 기술은 나노결정의 크기가 매우 작을 뿐 아니라 결정을 기르는 과정에서 불순물을 중간에 입힐 경우 불순물 이온이 결정 안쪽 보다는 바깥쪽에 붙는 경향이 많아 도핑 효율이 1%에 지나지 않는 등 한계가 있었다. 이번 연구에서 현 교수팀은 나노결정 성장 과정에서 나노입자보다 더 작은 '핵' 형성과정을 화학적으로 제어하면, 망간 이온으로 반도체 나노결정을 10% 이상 더 효율적으로 많이 도핑할 수 있다는 새로운 사실을 발견했다. 나노 결정 성장 과정이 아니라 반도체인 카드뮴 셀레나이드(CdSe) 핵 입자에다 처음부터 불순물인 망간 이온을 도핑시켰는데, 도핑 효율이 기존 보다 10% 이상 높일 수 있었던 것. 현 교수는 “도핑된 핵입자들은 자기조립과정을 통해 나노리본을 만들게 되는데, 이 나노리본은 차세대 나노소자에 이용될 수 있을 것으로 기대된다”면서 “망간 이온이 도핑된 카드뮴 셀레나이드 나노선은 전기 및 광학적으로 제어 가능한 자성반도체 분야에도 활용이 매우 기대된다”고 말했다.
