한양대 정문석 연구팀, 다크 엑시톤 발광 구현 성공…광전자 공학 혁명

강한 결합 에너지와 긴 수명 가진 다크 엑시톤 2차원 반도체 이용해 상온 발광시켜 태양광 발전 등 다양한 분야에 응용될 것

(왼쪽부터) 한양대 물리학과 정현 박사, 정문석 교수, 포항공대 물리학과 박경덕 교수. (사진=한양대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]윤신영 인턴 기자 = 한양대학교가 한양대 물리학과 정문석 교수 연구팀과 포항공과대학교 박경덕 교수 연구팀이 세계 최초로 상온에서 다크 엑시톤(dark exciton)을 발광시키는 새 기술을 개발했다고 16일 발표했다.

엑시톤은 전자와 홀 결합으로 형성된 준입자다. 엑시톤은 빛을 방출하는 특성이 있어 광전자 소자에서 활용되는 브라이트 엑시톤(bright exciton)과 빛을 방출하지 않아 광전자 소자에서 활용이 어려운 다크 엑시톤(dark exciton)으로 구분된다.

다크 엑시톤은 강한 결합 에너지와 긴 수명을 지니고 있어 높은 잠재력을 가짐에도 불구하고 기존 기술로는 저온이나 강한 자기장환경에서만 발광 가능해 실용화가 어려웠다.

정문석 교수 연구팀은 이를 해결하기 위해 2차원 반도체를 이용해 상온에서 다크 엑시톤을 대면적으로 발광시키는 방법을 고안했다.

또한 정 교수팀은 다크 엑시톤을 실제로 발광시키기 위해 2차원 반도체의 국소적 스트레인과 금속 표면 플라스몬을 활용했다.

한양대는 이번 발광 구현이 광발광 소자와 스핀트로닉스·태양광 발전 등 다양한 응용 분야에서 활용될 가능성을 열었다고 전했다.

특히 연구팀이 제안한 방법은 상용화 가능성이 높아 양자 정보 처리와 차세대 광전자 소자의 성능을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

정 교수는 "이번 연구가 다크 엑시톤 실용화에 중요한 전환점이 될 것"이라며 "앞으로도 이 기술이 다양한 산업에 기여할 수 있도록 연구하겠다"고 전했다.

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