Nanomaterials Physics Lab.
나노물성 연구실에서는 유기물 반도체, 페로브스카이트, 양자점, 그래핀과 같은 첨단 나노물질에서 전자와 에너지의 거동을 이해하고 이를 통해 실제 발광소자와 태양전지 등의 차세대 광전소자의 특성을 물리적으로 분석하는 연구를 수행하고 있다.
기존의 실리콘 기반 반도체 소자의 한계점을 극복할 새로운 광전특성을 가지고 있는 첨단소재인 유기물 반도체(organic semiconductor), 유/무기 혼성 페로브스카이트(organolead halide perovskite), 양자점(quantum dot), 그래핀(graphene) 등의 전자구조를 광전자/역광전자 분광법(photoelectron spectroscopy)을 통하여 이해하고, 이로부터 전자와 에너지의 효율적 수송 및 전환 방법을 모색하여 발광 다이오드(light-emitting diode), 태양전지(solar cell), 전계효과 트랜지스터(field-effect transistor) 등의 실제 소자를 제작하고 분석한다.
(1) 광전자/역광전자 분광법 (Photoelectron/Inverse Photoelectron Spectroscopy)
광전자 분광법은 자외선 또는 X선을 시료에 입사하였을 때 광전 효과에 의해 분출되는 광전자의 에너지를 측정함으로써 시료의 전자 구조 특성을 분석하는 실험 방법으로 가전자대(valence band)를 자세히 측정할 수 있으며, 역광전자 분광법은 그 시간 역순서로 전자 빔 입사 후 분출되는 빛의 에너지를 측정하여 전도대(conduction band)를 관측할 수 있다. 이를 통해 정공과 전자가 수송되는 준위를 측정하고, 효율적인 캐리어 주입을 위한 나노박막 삽입법을 연구한다.
[그림1] CuSCN 박막의 퍼진 가전자대 상태를 통해 고분자 광흡수층 반도체인 P3HT의 정공이 ITO 전극으로 수송되는 경로를 측정
(2) 실제 소자 제작 및 전기적, 광학적 특성 측정 (Device Characterization)
플라스틱 기판 위에 전도성 탄소나노튜브를 전극으로 이용하여 휘어지는 유기 발광 다이오드나 용액공정으로 제작된 유/무기 혼성 페로브스카이트를 고효율 흡수층으로 사용한 태양 전지와 같은 차세대 광전소자를 실제 제작하고 소자 특성을 측정한다. 이를 통해 소자 내 빛과 전자의 상호작용 및 전자의 주입과 수송 현상을 이해하고, 나노물질의 전자구조를 제어하여 소자 성능 향상을 추구한다.
[그림2] 휘어지는 유기 발광 다이오드와 페로브스카이트 태양전지의 소자 특성 분석
국가
대한민국
소속기관
강원대학교 ()
연락처
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책임자
이현복 hyunbok@kangwon.ac.kr