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[IT뉴스]KAIST, 셀레늄 나노결정 기반 광대역 CPL 반도체 소재 개발

온카뱅크관리자

2025-05-28 09:17:28

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">자외선부터 적외선까지 원형편광 정밀 감지<br>양자컴퓨팅·스핀트로닉스 등 응용 기대</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="8Ep2ED5rSY">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="5e19c61c33a8f0cba22b253303de4cf2364be8ff95254d294c2a4c7f4198bb31" dmcf-pid="6XMaXZ41hW" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="시스테인-셀레늄 나노막대의 형태 및 원자구조 분석 등. ⓒ한국과학기술원" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202505/28/dailian/20250528090632553fepn.png" data-org-width="607" dmcf-mid="4ckhbKg2SG" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202505/28/dailian/20250528090632553fepn.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            시스테인-셀레늄 나노막대의 형태 및 원자구조 분석 등. ⓒ한국과학기술원
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="6e80259b94d41dbd4aa4224bf1709f65880a1751920870c0d9e728baaee3d3b6" dmcf-pid="PZRNZ58thy" dmcf-ptype="general">한국과학기술원(KAIST)은 염지현 신소재공학과 교수 연구팀이 셀레늄(Se) 나노결정의 원자수준 카이랄성 제어를 이용해, 자외선부터 단파장 적외선까지 감지가능한 광대역 원형편광(CPL) 검출 반도체 소재를 세계 최초로 개발했다고 28일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="f78d7e381e39cb1d601616a068fb8119a445a6c30b88acb401a59a7a6622d4c6" dmcf-pid="Q5ej516FyT" dmcf-ptype="general">이 기술은 원형편광(CPL)을 실온에서 고감도로 감지할 수 있는 필름형 소재로, 빛으로 암호화된 정보를 해독하거나 양자비트(qubit)를 제어하는 등 양자 컴퓨팅과 스핀트로닉스, 광센서 기술의 핵심 소재로 주목받고 있다.</p>
          <p contents-hash="d43b575ae51897cd5800e79c74d04cff320171ef4a7982c9dca9bed4509d401f" dmcf-pid="x1dA1tP3Wv" dmcf-ptype="general">카이랄성(Chirality)은 좌우 비대칭성을 의미하며, 분자 수준뿐 아니라 광학, 의약, 생명현상 전반에 걸쳐 매우 중요한 물리적 특성이다. 특히 빛의 스핀 각운동량을 탐지하는 데 중요한 원형편광(CPL)을 구별하는 기술이다.</p>
          <p contents-hash="3bbfb4807ffb630d7059424627892224c844f3a1b96a4b1e763df7bf07bb71dc" dmcf-pid="yLHULovayS" dmcf-ptype="general">기존에 CPL 센서가 습기나 자외선에 약하고 열화되기 쉬운 문제로 상용화에 큰 한계가 있다는 점을 염두에 두고, 염지현 교수 연구진은 자연적으로 비대칭 결정 구조(카이랄성)를 갖는 무기 소재인 셀레늄에 주목했다.</p>
          <p contents-hash="abdfbe349f83fbf3f6e623c64d40eccb2f6ef472db4a268a3751e5e8a0b9ad6b" dmcf-pid="WoXuogTNyl" dmcf-ptype="general">셀레늄은 고유한 카이랄성 구조를 가지고 있으며, 성능 안정성을 반영구적으로 늘릴 수 있다. 하지만 자연적으로는 원자 구조가 오른쪽과 왼쪽 방향성이 섞여서 존재하며, 한 쪽 방향성으로 제어하는 것은 매우 어려워 현실적인 활용에 큰 어려움이 있었다.</p>
          <p contents-hash="6e13733e340ffa4cc85321434e29985968dc47ad79f54ff2f7243b5f2c36d6ec" dmcf-pid="YgZ7gayjhh" dmcf-ptype="general">연구팀은 셀레늄(Se)을 나노 크기 막대 형태의 ‘셀레늄 나노로드’로 만들면서, 그 격자 구조가 왼쪽 또는 오른쪽 방향의 비대칭성(카이랄성)을 갖도록 제어할 수 있는 ‘카이랄성 전이 기술’을 개발했다.</p>
          <p contents-hash="53553fbb1d09771071b8cb50eeece86615621925b4d189563d95db2a8f2b6c29" dmcf-pid="Ga5zaNWAvC" dmcf-ptype="general">연구진은 제작한 셀레늄 나노필름 소자가 자외선(180nm)부터 단파장 적외선(2500 nm)에 이르기까지 넓은 파장 영역에서 CPL을 감지할 수 있음을 확인했으며, 광응답 비대칭성 지수(gres)가 최대 0.4에 달하는 즉, 추가적인 편광 필터 없이 편광 방향을 정밀하게 구분하는 우수한 성능을 기록했다.</p>
          <p contents-hash="84f10a0481ba3a603c5eb6af0608ae0471909d29990d01d1c8df9bdc21c3c75c" dmcf-pid="HDUVDw1myI" dmcf-ptype="general">또 13개월 이상 공기 중에서 성능 변화 없이 안정적으로 동작함을 실험적으로 확인하며 무기물 기반 광소자의 장기 안정성 측면에서도 매우 우수함을 입증했다.</p>
          <p contents-hash="cee4e0951f2b53d6cf2280389cc944e1359d06f8ca5da9cd27f8eefb5c41bed0" dmcf-pid="Zr74rmFOys" dmcf-ptype="general">기존에는 고가의 투가전자현미경(TEM) 장비를 통해 격자 카이랄성을 분석할 수 있었던 반면, 이번에 개발한 2차원 라만 광활성(2D ROA) 매핑 기법은 셀레늄 나노필름이 지닌 카이랄 구조(좌/우 비대칭성)가 필름 전체에 어떻게 분포되어 있는지를 지도처럼 시각화하고 정량 분석할 수 있는 새롭고 강력한 분석 기술이다.</p>
          <p contents-hash="cd4c8b875a52f4886f1a543d7b6b7d777ce50cee359fa55716a13ebf2de5a225" dmcf-pid="5mz8ms3ISm" dmcf-ptype="general">염지현 교수는 “이번 연구는 반도체 광소재 분야에서 카이랄성 구현 및 분석의 새로운 방법론을 제시한 것”이라며 “빛의 원형편광 정보를 선택적으로 읽고 구분할 수 있는 만큼, 빛 기반의 양자 정보 처리나 저전력 반도체 기술 개발에도 응용될 수 있다”고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="6d4cdef2457da226f6f208a0f83b4104ad4bc340187f8ba782b463273156b196" dmcf-pid="1sq6sO0CTr" dmcf-ptype="general">이어 “양자광학, 보안광학, 생체 진단 및 이미지 센서 등 다양한 분야에 실제 응용 가능한 기반기술로 확장할 수 있을 것”이라고 말했다.</p>
         </section> 
        </div> 
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