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공업화학 전망, 제17권 제5호, 2014
토호쿠大, 3차원 양자점 구조의 형성 실현에 의한 LED 발광을 세계 최초로 관찰
일본 토호쿠대학(東北大学) 원자분자재료과학 고등연구기구(AIMR) 및 유체과학연구소(IFS)의 사무카와 세이지(寒川誠二) 교수, 히고 아키오(肥後昭男) 조교 그룹은 홋카이도대학(北海道大学) 대학원 정보과학연 구과의 무라야마 아키히로(村山明宏) 교수, 도쿄대학(東京大学) 대학원 공학계 연구과의 나카노 요시아키 (中野義昭) 교수 등의 연구그룹과 공동으로 바이오 템플릿 기술과 융합하여 세계 최초로 균일⋅고밀도⋅무 결함의 6층으로 적층된 3차원 갈륨 비소/알루미늄 갈륨 비소 양자점을 제작하는 데 성공했다. 한편 이 양 자점을 이용하여 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 제작, 전류 주입에 의한 LED의 발광을 세 계 최초로 실현했다.
연구진은 철 등의 금속 입자를 내포한 단백질이 특수 처리된 표면에 자발적으로 규칙적인 배열 구조를 만드는 성질을 이용하여 금속 미립자를 화합물 기판 위에 고밀도(면 밀도: 1 × 1011 cm
-2)로 배치했다 (20nm의 동일 간격). 그 뒤 단백질만 제거하고 금속 미립자를 가공 마스크로서 중성 입자 빔으로 손상 부 식시킴으로써 나노 크기의 결함 없는 갈륨 비소/알루미늄 갈륨 비소가 6층으로 적층된 기둥 구조가 20 nm 간격으로 고밀도(6 × 1011 cm
-3)로 배열된 구조를 세계 최초로 제작했다.
본 연구로 제작된 고균일⋅고밀도⋅무결함의 적층 갈륨 비소/알루미늄 갈륨 비소 기둥 구조는 양자점 LED 및 레이저에서의 양자점 구조로서 매우 유망하다. 기존보다 10배 이상의 발광 강도가 기대되며, 궁극 의 녹색 기술이라 불리는 양자점 LED 및 레이저 실현에 크게 전진한 것이다.
본 연구 성과는 2014년 9월 7일부터 스페인에서 개최된 IEEE 24th International Semiconductor Laser Conference에서 발표되었다.
Figure. 바이오 템플릿과 중성입자 빔을 이용한 양자점 제작 기술.