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| 서울대 한승우 교수 연구팀은 한국과학기술정보연구원(KISTI)의 슈퍼컴퓨터 누리온을 활용해 대규모 연구데이터를 생산함으로써 P형 산화반도체 소재 후보 물질을 발굴했다./아시아뉴스통신=이기종 기자 |
[아시아뉴스통신=이기종 기자] 한국과학기술정보연구원(KISTI)은 서울대학교 한승우 교수 연구팀이 슈퍼컴퓨터 누리온을 활용해 대규모 연구데이터를 생산함으로써 P형 산화반도체 소재 후보 물질을 발굴했다고 8일 밝혔다.
P형 반도체는 태양전지, 광전자소재와 같은 거의 모든 형태의 전자소자에 필요로 하는 핵심적인 소자이며 투명한 전자소자를 만들기 위해 충분한 띠틈(band gap)을 가지면서도 전하의 이동이 원활한 P형 산화반도체가 반드시 필요하다.
그러나 기존의 P형 산화반도체는 산소가 가지는 국소전하로 인해 전하의 흐름이 어려워지는 단점을 가지고 있었다.
이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 KISTI의 누리온 슈퍼컴퓨터를 활용, 존재 가능한 다수의 P형 반도체 구조의 전기적 특성을 시뮬레이션을 통해 알아냈다.
특히 P형 반도체의 성능을 분석하기 위해 필요한 수소 불순물의 에너지를 시뮬레이션을 통해 도출해내기 위해서는 대규모 계산이 필요하다.
이에 연구팀은 띠틈 에너지 및 전도띠의 산소원자의 기여도를 활용해 P형 반도체로서의 활용 가능성을 우회적으로 얻어냈다.
연구과정을 보면 17700개 물질을 대상으로 연구팀에서 자체적으로 수립한 스크리닝 기법을 도입하여 총 156개의 선도 P형 산화반도체 후보군을 도출했다.
이어 이중 전자전달이 빠르게 일어나면서 충분한 에너지 장벽을 가지고 있는 두 개의 후보물질(NaNbO2, La2SiO4Se)에 대해 높은 온도(1000K 이상)에서 구조안정성을 시뮬레이션을 통해 입증했다.
KISTI 국가슈퍼컴퓨팅본부 최성환 연구원은 “이번 연구는 중·소형 규모 클러스터로는 감당하기 어려운 작업으로 누리온의 강력한 계산 능력을 바탕으로 다수의 후보물질에 대한 양자역학 시뮬레이션을 수행해 후보물질을 발굴하는데 성공했다”고 말했다.
이 연구는 케미스트리 오브 머티리얼즈(Chemistry of Materials)에 7월 9일 게재됐다.
