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초박막 실리콘 변형 분석기술 개발…전자·광소자에 활용

뉴시스

DGIST, 연세대 연구팀과 공동 개발

[대구=뉴시스] 박준 기자 = 초박막 실리콘 변형 분석 기술이 개발됐다.

대구경북과학기술원(DGIST) 화학물리학과 이재동 교수와 바이오메디컬연구부 김현민 책임연구원 연구팀, 연세대학교 전기전자공학부 안종현 교수 연구팀의 공동 연구를 통해서다.

9일 DGIST에 따르면 연구팀은 이번 연구에서 주름진 초박막 실리콘에서 빛의 반응이 달라지는 원리를 규명하고 미세한 변형을 손상 없이 읽어내는 새로운 분석 기반을 제시했다.

실리콘은 반도체의 핵심 소재로 수십 나노미터(㎚) 미만의 얇은 막으로 만들면 유연하게 구부러져 차세대 휘어지는 전자·광소자에 활용할 수 있다.

이 얇은 막에 미세한 주름이 생기면 위치마다 늘어나거나 압축되는 정도가 달라져 빛에 반응하는 특성이 달라진다.

연세대 연구팀은 정밀 공정 기술로 주름진 실리콘 나노막을 제작했다.

DGIST 연구팀은 입사된 빛보다 진동수가 3배 높은 빛을 만드는 3차 조화파 발생(THG) 현미경 측정과 양자역학 기반의 제일원리 계산을 결합해 나노막의 광학 반응을 분석했다.

연구팀은 파장 1040㎚의 적외선을 쪼여 실리콘 내부 전자와의 공명 효과를 일으킴으로써 약 346㎚의 자외선 신호를 얻어냈다.

이 신호는 주름의 볼록한 봉우리와 오목한 골 부분의 변형 상태에 따라 빛의 진동 방향(편광)별 신호 세기 비율이 달라졌다.

연구팀은 나노막이 15㎚ 수준으로 얇아지면 소재 내부의 전자구조 변화와 주름진 입체 형상이 주변의 빛 분포를 바꾸꿔 광학 신호에 영향을 미친다는 것도 밝혀냈다.

나노과학 분야 세계적 학술지인 나노 레터스(Nano Letters에 게재된 이 연구는 한국연구재단의 중견연구자 지원사업, 한-인도 협력기반조성사업과 DGIST 기관고유사업의 지원을 받아 수행됐다.