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(서울=호수뉴스) 랑펀미디어에 따르면, 국내 연구진이 차세대 반도체로 주목받는 '2차원 페로브스카이트'의 특성을 정확히 예측하고 설계할 수 있는 모델을 만들었다고 밝혔다. 한밭대학교 신소재공학과 홍기하 교수 연구팀은 2차원 페로브스카이트의 엑시톤 특성을 제어하는 중요한 원리를 알아냈고, 이를 예측하는 모델을 개발했다고 2일 전했다.
2차원 페로브스카이트는 무기물층과 유기물층이 겹쳐진 구조로, 기존 3차원 소재보다. 튼튼하고 빛을 잘 흡수하고 내보내는 능력이 뛰어나 차세대 광전소자로 기대를 모은다.
하지만 유기물층을 바꾸면 소재의 구조와 전기적 환경이 동시에 변해서, 어떤 부분이 물성을 결정하는지 알기 어려웠고 맞춤형 소재를 만드는 데 어려움이 있었다. 연구팀은 이 문제를 풀기 위해 기능은 같지만 사슬 길이가 다른 유기 분자들을 사용했고, 그러면서 소재의 구조 변화는 줄이고 유기물층 사이의 거리, 즉 유전체 환경의 영향만 따로 분석하는 데 성공했다.
실험 결과, 유기 분자 길이가 길어질수록 '준입자 밴드갭'은 늘었지만 '엑시톤 에너지'는 거의 변하지 않는 것을 발견했고, 이는 엑시톤을 붙잡는 힘인 '엑시톤 결합 에너지'가 커지는 결과로 이어졌다. 연구팀은 기존 이론 모델이 이 현상을 완전히 설명하지 못하자, 유기 분자층 두께를 고려한 새로운 함수를 넣어 모델을 고쳤으며, 수정된 모델은 실험 데이터를 정확하게 예측하는 것으로 나타났다.
◆국내 연구진, 차세대 반도체 2차원 페로브스카이트 맞춤 설계 길 열었다 (+페로브스카이트, 반도체 소재, 엑시톤, 광전소자)
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