성균관대학교는 에너지과학과 정소희 교수 연구팀이 차세대 적외선 반도체인 ‘III-V 나노결정’의 합성 원리를 세계 최초로 규명했다고 밝혔다.

10일 성균관대에 따르면 이번 연구는 자율주행차와 스마트 센서 등에 활용되는 적외선 반도체 소재 설계와 생산 기술 발전에 기여할 것으로 기대된다.

최근 자율주행 야간 주행과 스마트 가전 물체 인식 기술 확산으로 적외선 반도체 중요성이 커지고 있다. 기존 소재는 납(Pb) 등 유독성 물질을 포함해 환경·인체 유해성 문제가 제기돼 왔다.

이에 대안으로 인듐비소(InAs)와 인듐안티모니(InSb) 기반 ‘III-V족 나노결정’ 반도체가 주목받았지만 제조 공정이 복잡하고 대량 생산이 어려운 한계가 있었다.

연구팀은 나노결정 생성 단계와 원료 전구체 활성화 과정을 분리해 관찰하는 ‘디커플링(decoupling)’ 전략을 적용했다.

연구 결과 특정 금속-아미드 복합체가 열을 받을 때 단계적으로 성질이 변하면서 반도체 원료가 되는 닉토젠 전구체를 환원·활성화한다는 사실을 확인했다. 연구팀은 이를 통해 반응성이 제어된 전구체를 미리 준비해 안정적으로 나노결정을 합성할 수 있음을 규명했다고 설명했다.

정 교수는 “복잡한 반도체 합성 과정을 화학 원리로 설명한 연구”라며 “자율주행 센서와 야간 감시 카메라 등 첨단 기술 발전에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 성균에너지과학기술원과 스위스 취리히공과대학(ETH Zurich) 연구팀 협력으로 진행됐다. 연구 결과는 미국화학회지(JACS)에 게재됐다.