이지훈 교수 연구팀, 다공성 나노홀 GaN 성장법 개발로 각종 센서 효율 향상 길 열어

- JCR 상위 4.35 % 과학전문지 게재 -

이지훈 교수 연구팀(전자공학과)은 전자공학과Puran Pandey 박사과정 연구원(제 1저자)과 함께 다공성 나노홀 GaN를 성공적으로 제작하였고, 나노홀의 성장 과정을 규명하는데 성공하였다. 이지훈 교수 연구팀은 본 연구를 통해 다공성 나노홀 GaN 제조법의 성공적인 개발로, 각종 나노 센서의 효율 향상의 길을 열수 있을 것이며, 각종 관련 디바이스 산업 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대된다고 밝혔다.

다공성 나노 GaN는 나노 구조물로 인해, 수백-수천배 확대된 표면적 비율로 인해, 각종 바이오 센서, 수소 센서 등의 효율 향상을 가져올 수 있으며, 우수한 화학적, 기계적 및 열적 안정성과 밴드갭 변화 등과 같은 독특한 물리적 특성에 의해 다양한 용도로 적용될 수 있다. 예를 들면, 격자 부정합 헤테로 에피택시를 위한 템플릿, LED 발광 효율 향상 등 각종 광전자 소자에도 적용이 가능하다. 지금까지 다공성 GaN는 일반적으로 전기화학 에칭법 (electrochemical etching) 또는 화학적 에칭법(chemical etching) 에 의해 제작 되었으며, 이러한 방법들은 나노홀의 형상 및 밀도의 정확한 제어가 쉽지 않은 난제를 가지고 있었다. 또한, 전기화학 에칭법은 상대적으로 절차가 복잡하며, 다양한 화학 물질이 사용되어, 디바이스 구조에 적용시 잠재적 위험 요소를 가지는 한계점을 나타내고 있다.

연구진은 본 연구에서, 촉매로서 Au 나노입자를 이용하여 Au 촉매점에서 GaN의 향상된 분화를 통해 보다 정확하고 심플한 방식의 다공성 나노홀 GaN 의 제조를 위한 독특한 방법을 이론적으로 증명하고, 실험적으로 제조 하였다. Au 나노입자를 기공 (나노홀, NHs )에 성공적으로 침투시켜, GaN 분해, N2 가스 생성, 금 합금 NP 형성, NP에 의해 향상된 침투 질소의 방출과 증발 등의 여러 현상의 동시 발생으로 인해 다공성 나노 GaN가 제작되는 것을 규명 하였다.

이번 연구의 연구진은 Puran Pandey (박사과정, 광운대- 제1저자), Mao Sui (박사과정, 광운대), Ming-Yu Li (박사과정, 광운대), Quanzhen Zhang (석사과정, 광운대), Sundar Kunwar (박사과정, 광운대), Jiang Wu (박사, University College London, UK), Zhiming M. Wang (교수, University of Electronic Science and Technology, China), Gregory. J. Salamo (교수, U of Arkansas, USA), and Jihoon Lee (교수, 광운대-교신저자)이며, 미국, 영국, 중국의 우수 대학 연구팀과 공동 연구로 진행 되었다.

이번 연구는 한국연구재단과 교육부가 추진하는 선도연구센터 (ERC) 및 일반연구자 지원사업과 광운대학교의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 과학전문지 Crystal Growth & Design 지 4월 29일자 온라인 판에, “Nanoparticles to Nanoholes: Fabrication of Porous GaN with Precisely Controlled Dimension via the Enhanced GaN Decomposition by Au nanoparticles”의 제목으로 게재되었다. (JCR 카테고리 최상위 저널, JCR 상위 4.35 %, Impact Factor 4.891)