경북대 박지상 교수팀, 효율적 양자역학 계산법 개발
경북대 박지상 교수팀, 효율적 양자역학 계산법 개발
  • 김성미
  • 승인 2021.09.14 21:20
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정확도 향상·계산 크기 최소화
신소재 페로브스카이트에 적용
반도체 신물질 개발 촉진 가능성
경북대-박지상교수
경북대 물리학과 박지상 교수(사진)팀이 차세대 태양전지 소재로 주목받고 있는 페로브스카이트를 정확도를 유지하면서 빠르게 계산할 수 있는 양자역학 계산법을 개발했다.

개발된 방법론을 활용한다면 다양한 반도체 소자에 알맞은 물질을 빠르게 선별할 수 있어 신물질 개발을 촉진할 수 있을 거라 기대된다.

페로브스카이트는 특정 물질을 지칭하기보다 크기가 다른 2종의 양이온과 1종의 음이온으로 구성된 정육면체가 3차원 공간에서 반복된 물질을 말한다. 음이온이 할로겐 원자인 경우 태양전지 활용에 적합해 지난 10여년 간 많은 연구가 진행됐다. 구성 원소들을 뒤바꿔 다양한 물질을 만들어 낼 수 있어 태양전지나 LED를 비롯해 다양한 반도체 소자에 적합한 물질을 찾아낼 수 있을 것으로 기대되고 있다. 다만, 구성 원소의 자유도가 높다 보니 특정 반도체 소자에 가장 알맞은 물질을 찾기 위해 많은 시간이 필요하다. 기존 양자역학 계산 방법론을 통해서도 물질의 특성을 계산할 수 있으나 계산의 정확도가 높으면 계산 크기가 많이 증가해 많은 물질의 물성을 단기간에 조사하기에는 어려움이 있었다.

박지상 교수팀은 정확도는 크게 떨어지지 않으면서 계산 크기를 크게 줄이는 양자역학 계산 방법을 고안했다. 이 방법론을 할로겐화물 페로브스카이트 물질에 적용해 300여 개 물질의 물성을 기존 방법 대비 30배 이상 빨리 계산해 반도체 소자에 활용 가능한 물질을 선별했다. 선별된 물질 중 일부를 경북대 신소재공학부 이상욱 교수팀이 합성한 결과, 실험에서 합성된 물질의 원자 구조 및 광학적 특성이 박지상 교수팀의 계산에서 예측된 값과 일치한 것을 확인했다.

박지상 교수는 “개발된 방법을 페로브스카이트뿐만 아니라 다양한 물질에 적용함으로써 신소재 개발을 가속할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

남승현기자 namsh2c@idaegu.co.kr
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