KIC News, Volume 23, No. 2, 2020
KIC News, Volume 23, No. 2, 2020 69
노스웨스턴 대학과 아르곤 국립 연구소: 열 중성자를 감지하는 리튬 기반 반도체 개발
- 원자력 안전 및 보안을 위한 휴대용 감지기용 재료 -
노스웨스턴 대학과 아르곤 국립 연구소의 공동연구그룹이 휴대용 고민감 중성자 탐지기용 반도체를 개 발했다. 이는 리튬, 인듐, 인 및 셀레늄 기반의 반도체로서 핵 물질을 발견하고 국가 안보, 핵 의학 및 과학 연구에서 중요한 역할을 할 수 있는 것으로 기대된다.
기존 중성자 검출기는 3He, 10B 및 6Li를 포함한 소수 핵종의 중성자 흡수 특성에 의존한다. 즉, 이러한 핵종을 포함하는 물질이 중성자를 흡수하면 검출 가능한 신호로 이차적 사건을 유발하는 고 에너지 하전 입자를 생성하고, 중간 에너지를 가진 열 중성자에 대한 일반적인 탐지기에는 비례 계수기(3He 및 10BF3
가스로 채워진 튜브)와 6Li 화합물 기반 발광 장치인 섬광 탐지기가 포함된다. 기존의 중성자 검출기는 큰 기기크기, 낮은 검출효율 및 독성 등의 문제가 있다.
이를 개선하기 위해 리튬 또는 붕소를 포함하는 검출기용 반도체 센서를 개발하는 것이 필요하며, Mercouri G. Kanatzidis가 이끄는 연구팀은 화학 증기 수송법을 사용, 리튬-인듐 화합물 및 원소 셀레늄을 반응시켜 6Li가 95% 농축된 셀레노-포스페이트의 2차원 단결정 반도체 화합물(LiInP2Se6)를 합성했다.
Kanatzidis 연구팀은 중성자 방출 플루토늄 소스를 포함하는 테스트 검출기에서 높은 신호 반응성과 열 중 성자에 민감성을 보여주었다.
연구성과는 네이처 출판 그룹의 Nature 온라인판에 게재되었다[Nature (2020), DOI:10.1038/s41586- 019-1886-8].
Figure. 중성자 검출용 센티미터 크기의 반도체 결정(좌: 광학사진, 우: 결정구조)
출처: 2020. 1. 15. Chemical & Engineering News, Vol. 98, ISSUE 3 (https://cen.acs.org/materials/inorganic- chemistry/Lithium-based-semiconductor-detects-thermal/98/i3)
작성: 손 희 상 (광운대학교)
