계명대 조신흠 교수팀, 다공성 적외선 흡광 반도체형 나노입자 소재 구현

계명대 조신흠 화학공학과 교수 연구팀이 다공성 적외선 흡광 반도체형 나노입자 소재를 구현했다.

이와 같은 연구성과는 ACS Applied Nano Materials 논문지에 ‘적외선 광전자 센서용 전자기 다공성 적외선 플라즈몬 F, Sn 도핑된 In2O3 반도체 나노결정체(Electromagnetically Porous Infrared Plasmonic F,Sn-Doped In2O3 Semiconductor Nanocrystals for Infrared Optoelectronic Sensors)’, 그리고 ACS Nano 논문지 ‘단거리에서 접촉하는 나노큐브 이량체의 적외선 플라즈몬의 특이점 및 비특이점 전이(Singular and Nonsingular Transitions in the Infrared Plasmons of Nearly Touching Nanocube Dimers)’ 제목으로 게재 선정됐다. 

전략융합나노화학물 연구그룹을 이끌고 있는 조신흠 계명대 화학공학과 교수는 “일반적으로 다공성(Porosity) 재료성질은 화학공학적으로 유체와 분자 물질전달에 중요한 소재 성능 요소이지만, 다차원 반도체 큐브 입자 합성의 발견으로 활성 적외선 전자기파를 극대화하는 다공성 소재의 길을 연구했다”며, “대구광역시 내에 고성능 반도체 센서와 디바이스로 활용할 기초 공학 소재로 응용의 길을 열고 있다”라고 연구 취지를 알렸다.

본 연구에 활용된 다공성 나노 소재는 반도체형 재료 기반으로 나노 물리학 특성을 활용하여 강력한 적외선 전자파장을 구현했다. 주석과 불소로 도핑된 산화 인듐으로 13nm 크기의 초소형 큐브입자를 합성했다. 또 반도체 공학 기술을 활용하여 나노 결정체 내부에 도핑으로 형성된 자유전자를 유도 시켰다.

외부 적외선 빛을 강력하게 흡수하면 반도체 입자 내에 있는 자유전자를 진동시켜 플라즈모닉스를 통해 강력한 근접장 전자파를 발생시킬 수 있다. 연구팀은(계명대학교 화학공학과 박도윤, 박기용, 김태연 학생 등) 기본 반도체 입자 표면에 다단계 큐브 입자를 성장시키는 원리를 발견 및 해석하여 적외선 전자파 다공성 반도체 입자 필름을 형성할 수 있었다.

계명대 화학공학과 조신흠 교수는 교내 반도체형 플라즈모닉 나노입자 합성 라인 확충으로, 반도체 소재, 에너지 소재, 그리고 광학소재기술 국제 공동연구를 지속하고 있다.

조신흠 교수는 KAIST 생명화학공학과, 화학과를 졸업(2015년)한 후, 풀브라이트 장학생으로 University of Texas at Austin, 화학공학 박사 학위(2020년)를 취득했다. 이후 삼성전자 반도체연구소 책임 연구원(2020년~2021년)으로 근무 후 2021년 계명대 화학공학과 교수로 임용돼 전략융합나노화학물 연구그룹으로 반도체 나노소재 기술 연구를 실시하고 있다.