초록 ▼

□ 연구개요
콜로이드 반도체 양자점의 전도 띠(컨덕션밴드) 내에서 일어나는 띠내전이는 빠른 전자의 이완 속도에 의해서 실질적으로 일정상태에서 관찰하거나 사용할 수 있을 것으로 기대하지 못함. 양자점 전도띠 내의 불연속적인 에너지 준위 간 일어나는 전이를 띠내전이라하며 분자의 LUMO-0 와 LUMO-1 전이 개념과도 유사함. 콜로이드 양자점의 경우 전도띠에서 가장 낮은 준위인 1S_e 에 전자를 안정적으로 채울 수 있다면 새로운 전자전이를 선택해서 사용할 수 있음. 이 연구는 양자제한효과를 반도체 양자점 내에

□ 연구개요
콜로이드 반도체 양자점의 전도 띠(컨덕션밴드) 내에서 일어나는 띠내전이는 빠른 전자의 이완 속도에 의해서 실질적으로 일정상태에서 관찰하거나 사용할 수 있을 것으로 기대하지 못함. 양자점 전도띠 내의 불연속적인 에너지 준위 간 일어나는 전이를 띠내전이라하며 분자의 LUMO-0 와 LUMO-1 전이 개념과도 유사함. 콜로이드 양자점의 경우 전도띠에서 가장 낮은 준위인 1S_e 에 전자를 안정적으로 채울 수 있다면 새로운 전자전이를 선택해서 사용할 수 있음. 이 연구는 양자제한효과를 반도체 양자점 내에서 극단적으로 사용하고자 하는 연구이며 이를 통해서 새로운 방식의 전자전이 연구 및 개발하고자 하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구진은 반도체 양자점의 띠내 전자전이를 통한 중파장 적외선 (Mid-IR) 형광을 관찰하고자 하는 연구목표를 성공적으로 달성함. 기존에 관찰할 수 있었던 전자전이(1S_e-1P_e) 외에도 상위 에너지 준위(1P_e-1D_e)에서 발생하는 전자전이 역시 세계 최초로 관찰함. 반도체 양자점의 전자전이가 중파장 적외선에 해당하기 때문에 중파장 적외선 조사를 통해서 전자-양공 쌍인 엑시톤이 형성되는지 여부에 대해서 중파장 적외선 포토디텍터를 제작하여 증명하였고 향후 응용 가능성에 대하여 살펴봄. 상온에서 안정한 비독성 양자점을 조사하는 연구 역시 성공적으로 찾을 수 있었다. 따라서 기존에 계획했던 연구목표를 달성하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
1. 학문적 중요성
[선택적 광발광] 자외선/가시광선/근적외선에서 보이는 띠틈 에너지, 중/장파장 적외선 형광까지 볼 수 있는 1S_e-1P_e 띠내 에너지를 통해서 같은 조성의 물질로 된 콜로이드 양자점을 화학적인 표면처리를 통해 선택적 광발광이 가능하게 하였음.
[물질의 상변화] 반도체 나노물질의 상위 준위에 전자를 채워갈수록 양자점의 특성이 금속의 플라즈몬과 유사해질 수 있음. 이에 대한 연구는 나노물질에서 반도체-금속 간의 변화를 광학적/전기적 방식으로 정량화할 수 있다는 큰 의미를 가짐.
2. 향후 기술적 중요성
[중적외선 레이저] 콜로이드 양자점의 띠내전이를 통해 중적외선 레이저에 대한 내용을 보고하거나 그에 대한 가능성을 언급한 기존의 연구결과는 없음. 용액 바탕의 화학적인 합성을 통한 반도체 나노물질을 레이저 미디엄으로 사용할 수 있다는 새로운 방법 제시하며, 중적외선 콜로이드 양자점 레이저는 경제적으로 우월한 대량생산이 가능하기 때문에 중파장 적외선 광원 대중화를 꾀할 수 있을 것이다.
[콜로이드 양자점 띠내 전자전이-분자 진동 공명센서] 새로운 메커니즘인 공명을 통한 무표지 센싱 메커니즘은 비파괴적인 매우 새로운 센싱 방법이 됨.
[띠내 중적외선 광검출기] 저비용 고성능 중적외선 광검출기 제작 및 원천기술 확보는 교통, 국방, 통신 등의 광전자적 응용분야에서 매우 중요하며 특히 자율주행 자동차의 전장에 사용 가능함.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구개발 필요성 ... 4
• 나. 가설- 문제 해결 접근방법 ... 4
• 다. 최종 목표 및 연구 범위 ... 5
• 라. 기대효과 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 15
• 끝페이지 ... 31