군산대학교 물리학과 이기문 교수 연구진이 p형 투명전극용 산화물 소재의 투명도를 손상하지 않으면서도 전기전도도를 획기적으로 개선할 수 있는 기술 개발에 성공했다.
투명전극용 산화물 소재는 투명하면서도 전기를 잘 흘릴 수 있는 소재로, 디스플레이 및 태양전지 등에 사용되고 있는 핵심 부품 소재이다.
하지만 가시광에서의 투과도와 전기전도도 간의 근본적인 상충관계로 인해 현재까지도 학계와 산업계에서 그러한 상충관계를 극복할 수 있는 새로운 소재 개발 연구에 한창이다.
특히, 고성능의 소자 구현을 위해서는 n형과 p형 전도성을 갖는 소재가 필수이지만, 현재까지 상용화에 성공한 투명전극용 산화물 소재는 모두 n형으로서 고투과도/고전도도의 p형 전도성을 갖는 산화물 소재 발굴 연구는 상대적으로 더딘 한계가 있었다.
이에 군산대 연구진은 니켈 산화물에 구리 원소를 주입함으로써, 우수한 광학적 특성을 유지하면서도 전기전도도를 획기적으로 개선할 수 있는 원리를 세계 최초로 규명해 기존 니켈 산화물의 p형 전기전도도를 1만배 이상 획기적으로 개선하는 것에 성공했다.
이는 기존 p형 투명전도성 산화물들 연구와는 달리 재료의 전기적, 광학적 특성은 물론 자기적 특성과의 복합적인 상관관계를 밝혀냄으로써 기존 소재 물성의 한계를 극복한 사례이다.
향후 새로운 p형 전도성 산화물 소재를 발굴해 낼 수 있는 기초 원천 소재 물리 연구라는 측면에서 그 시사점이 크다고 할 수 있다.
이기문 교수는 “제1 저자인 박성곤 연구원이 군산대 물리학과의 학부 연구생으로 시작해 석사과정 연구 기간을 거쳐 주도적으로 수행한 연구결과를 통해 세계적인 국제학술지의 게재를 일궈냈다는 점에서 그 의미가 크다”며 “지속적인 원천 소재 물리에 대한 기초 연구를 통해 군산대 물리학과 학생들의 역량 강화와 지역 소재 관련 산업 인재 육성의 기반을 일궈나가는 것이 목표”라고 말했다.
연구 결과는 국제학술지 인올가닉 케미스트리 프론티어즈 2월호 온라인판에 게재됐으며, 연구 중요성을 인정받아 해당호의 표지 논문으로 선정됐다.
군산=김종준기자
