본교 화공생명공학과 강문성 교수 연구팀 (제1저자: 권태현 연구원)은 양자점 (quantum dot, 수 나노미터 크기의 반도체 결정)을 이용한 광전소자들을 모듈화하여 근적외선을 가시광선으로 광전상향전환 (optoelectric upconversion)하는 탠덤소자를 연구하였다.

 

근적외선은 대기 투과성이 높으며 열 에너지 손실이 적고 생체내부에 대한 투과성도 높아 감지에 유용한 전자파 이다. 이에 따라 근적외선을 가시화하는 이미징 분야는 많은 관심을 받고 있다. 최근 근적외선 가시화 장치로는 근적외선을 흡수하는 부분과 가시광선을 발광하는 부분을 스핀코팅과 같은 용액공정을 통해 단일 소자로 접합한 구조를 가지고 있다 (광전상향전환 탠덤 소자). 이는 공정을 단순화하고 비용을 절감하며 높은 전력 효율성을 가진다.

 

현재 유기물 기반 광전상향전환 탠덤 소자가 주요하게 개발되고 있지만 아직 낮은 효율을 가지고 있다. 본 연구진은 소자 효율을 개선하기 위해 높은 광학적 특성을 가지는 양자점을 적용하고 모듈적 접근를 통해 기존의 고정된 구조에서 벗어난 광전상향전환 탠덤 소자를 제작하였다. 이를 분석하여 새로운 소자 구조를 제시함과 동시에 높은 효율을 가지는 광전상향전환 소자를 개발하였다.

 

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 개인기초연구(중견연구), 미래소재디스커버리 사업과 삼성전자가 추진하는 삼성미래기술육성 사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘ACS Nano, (IF = 17.1)’에 8월 6일 발표되었다.

 

연구실 홈페이지: https://sites.google.com/view/mskanggroup/

논문 제목: Quantum Dot-Based Three-Stack Tandem Near-Infrared-to-Visible Optoelectric Upconversion Devices

논문 링크: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.4c03206