초록 ▼

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
전반적으로 열전 소자에 대해서는 여전히 Te이나 Se, Sb 계열의 bulk 및 박막 물질에 대한 특성 평가가 주를 이루고 있다. 이와 더불어 위 물질의 나노선 등 나노구조체나 Si 등 반도체 물질의 나노선, 양자우물 구조에 대한 평가가 해외에서 이루어지고 있다. 하지만 국내에서는 여전히 나노구조체에 대한 열전 특성 평가에 대한 보고가 미비한 상황이다. 최근에는 국내 연구팀에 의해 탄소나노구조체에서의 interfacial thermal conductivity 측정 등의 성과가 발표되기도 하였다.

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
전반적으로 열전 소자에 대해서는 여전히 Te이나 Se, Sb 계열의 bulk 및 박막 물질에 대한 특성 평가가 주를 이루고 있다. 이와 더불어 위 물질의 나노선 등 나노구조체나 Si 등 반도체 물질의 나노선, 양자우물 구조에 대한 평가가 해외에서 이루어지고 있다. 하지만 국내에서는 여전히 나노구조체에 대한 열전 특성 평가에 대한 보고가 미비한 상황이다. 최근에는 국내 연구팀에 의해 탄소나노구조체에서의 interfacial thermal conductivity 측정 등의 성과가 발표되기도 하였다. 하지만 해외 연구에 비해 여전히 연구 규모가 크게 모자란 수준으로 국내 연구환경은 크게 변하지 않은 것으로 파악된다. 열전 효율을 높이기 위한 물질 개량과 나노구조 이용 등의 노력이 절실할 것으로 보인다.
또한, 투명 열전 소자의 경우 세계적으로도 연구 결과 보고가 드문 상황이다. 기존 Te, Se, Sb 계열의 고가의 toxic한 재료에 비해 투명 전도성 산화물은 저렴하면서도 친환경적인 장점을 보이고 있다. 하지만 이러한 물질들에 대해서 기초적인 열전 특성 효과만 소수 알려져 있을뿐 열전 효율을 높이기 위한 물질 개량이나 나노 구조 형성 등의 노력은 전무한 상황이다. 투명 전도성 산화물을 이용한 열전 소자는 투명 열전 소자라는 새로운 분야를 열어줄 것으로 판단된다.
이외에도 열전소자 뿐만 아니라 광학 에너지를 흡수하여 이를 전기적 에너지로 전환시킬 수 있는 광 에너지 저장 및 검출을 위한 광학 정류 수신기를 구현하기도 하였다. 이는, 광학과 관련한 Brown university의 Jimmy Xu 교수와의 긴밀한 공동연구로 인해 가능한 일이었다.

Abstract ▼

Ⅱ. Objective of research
Most of researches on thermoelectric are based on chalcogenided materials such as
Te, Se and Sb. Also, recently, nanopatterens including quantum dots and periodic lines
which consists of semiconductor materials (Si, mostly) have been reported worldwide.
However,

Ⅱ. Objective of research
Most of researches on thermoelectric are based on chalcogenided materials such as
Te, Se and Sb. Also, recently, nanopatterens including quantum dots and periodic lines
which consists of semiconductor materials (Si, mostly) have been reported worldwide.
However, there have been scarcely studied about thermoelectric properties of
nano-structure materials in Korea. Onc research group reported that carbon based
nanomaterials can be highly efficient for thermoelectric application due to its outstanding
interfacial thermal conductivity according to their measurement. Despite of many research
works, domestic research on thermoelectric material is yet to be studied compared to
international research trend. Also, transparet thermoelectric materials have rarely been
reported. Compared to toxic and expensive materials such as Te, Se and Sb, transparent
conducting oxide materials are cheap and eco-friendly. However, studies on TCO
materials for thermoelectric applications are lacked and researchs on theses materials are
highly required. TCO materials are optically transparent at visible rays basically, thus, it
can be expected to open new area which can be called transparent thermoelectric field.
Not only for thermoelectric material, but light harvesting devices were proposed.
Nanostructing effect in optical sensing and energy conversion is considered to be
positive. This research was possible because of well-established collaboration between
SNU and Brown research team.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 8
• Contents ... 11
• 목차 ... 12
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 13
• 1. 나노 구조에서의 열전달 현상 해석 및 열전 소자 형성 ... 13
• 2. 열 다이오드 구현을 위한 소자 제작 및 평가 ... 14
• 3. 광학 에너지 센싱 및 수집을 위한 광학 정류 수신기 구현 ... 14
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 1. 나노 구조에서의 열전달 현상 해석 및 열전 소자 형성 ... 16
• 2. 열 다이오드 구현을 위한 소자 제작 및 평가 ... 17
• 3. 광학 에너지 센싱 및 수집을 위한 광학 정류 수신기 구현 ... 17
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 19
• 1. 나노 구조에서의 열전달 현상 해석 및 열전 소자 형성 ... 19
• 2. 열 다이오드 구현을 위한 소자 제작 및 평가 ... 28
• 3. 광학 에너지 센싱 및 수집을 위한 광학 정류 수신기 구현 ... 30
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 34
• 1. 연도별 연구목표 및 연구개발목표의 달성도 ... 34
• 2. 평가의 착안점에 따른 기술발전에의 기여도 ... 35
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 37
• 1. 나노 구조에서의 열전달 현상 해석 및 열전 소자 형성 ... 37
• 2. ALD를 통해 형성한 Al-doped ZnO 박막의 열전특성 분석 ... 37
• 3. 광학 에너지 센싱 및 수집을 위한 광학 정류 수신기 구현 ... 38
• 제6장 연구시설.장비 현황 ... 39
• 제7장 참고문헌 ... 40
• 연구개발결과 활용계획서 ... 41