- 최신 반도체 양산 공정 접목, 열전·발전 기술 상용화 한걸음 더 - 기존 대비 50% 성능 향상, 고성능 열전 반도체 소재 개발 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전자재료연구단 김성근, 김진상 박사 연구팀은 최신 반도체 공정을 접목하여 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 열전 소재의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 ‘열전 재료’는 최근 폐열 수거 및 지속 가능한 발전 에너지로 주목을 받고 있다. 특히, 주변의 열을 이용한 열전 발전 기술은 부가적인 장치 없이 직접 전기를 생산 할 수 있어, 신뢰성 있는 전력원으로 사용될 수 있다. 냉온 정수기, 와인 냉장고 등에 쓰이며 최근 웨어러블 기기의 자가 전원으로도 관심을 끌고 있다. 그러나 현재까지 개발된 열전 재료는 발전 효율이 낮아 널리 쓰이지 못하고 있었다. KIST 연구진은 기존의 분말 형태의 열전 반도체인 ‘비스무스-텔루라이드’(Bi-Te)* 소재에 최신 반도체 나노 공정인 원자층 증착법**을 접목하였다. 원자층 증착법은 대량의 분말 재료에 대해 균일한 코팅을 가능하게 하는 증착 기술로, 수 나노 두께의 얇은 산화 아연층을 증착하여 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다. *비스무스 텔루라이드 : 열전 반도체 소재로 상온에서 가장 높은 열전 변환 계수(효율)를 가지고 있음. **원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) : 반도체 제조 공정 중 화학적으로 달라붙는 단원자 층의 현상을 이용한 나노 박막 증착 기술. 이번에 접목한 원자층 증착법은 기존 분말 열전 재료 제조 공정에 적용이 유리하다는 장점이 있다. 따라서, 이번 연구결과를 통해 열전 재료 제조 분야에 널리 사용가능하고, 재현성 높은 나노 기술 접목 공정을 제공하여 열전재료의 대량 생산에 널리 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. KIST 김성근 박사는 “이번 성과는 실제 양산에서 이용되는 반도체 공정을 접목하여 양산 가능한 나노 기술로 열전 성능을 향상시켰다는 점에서 큰 의의가 있으며, 앞으로 열전 반도체 소재 개발에 있어 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구결과는 나노소재분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 13.903, JCR : 5.74%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Precision Interface Engineering of an Atomic Layer in Bulk Bi2Te3 Alloys for High Thermoelectric Performance - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김광천 연구원(박사 후 연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 김진상 책임연구원 한국과학기술연구원 김성근 책임연구원 <그림설명> <그림1> 산화아연층/열전재료 제조 공정 분말 열전 재료에 원자층 증착 공정을 통하여 산화아연층을 형성 후 가압 소결 과정을 거쳐 열전 잉곳을 제작하는 공정 모식도 <그림2> 산화아연층/열전재료의 열전 성능 기존 열전 재료 대비 50%이상의 성능이 향상된 산화아연이 코팅된 열전 소재의 성능 지수를 보여준다. <그림3> 산화아연층/열전재료로 제작된 열전 소자 (좌) 산화아연층이 코팅된 열전 소재 (우) 본 연구 결과로 제작된 40x40mm (127 p-n pair) 열전 소자 모습

- 최신 반도체 양산 공정 접목, 열전·발전 기술 상용화 한걸음 더 - 기존 대비 50% 성능 향상, 고성능 열전 반도체 소재 개발 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전자재료연구단 김성근, 김진상 박사 연구팀은 최신 반도체 공정을 접목하여 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 열전 소재의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 ‘열전 재료’는 최근 폐열 수거 및 지속 가능한 발전 에너지로 주목을 받고 있다. 특히, 주변의 열을 이용한 열전 발전 기술은 부가적인 장치 없이 직접 전기를 생산 할 수 있어, 신뢰성 있는 전력원으로 사용될 수 있다. 냉온 정수기, 와인 냉장고 등에 쓰이며 최근 웨어러블 기기의 자가 전원으로도 관심을 끌고 있다. 그러나 현재까지 개발된 열전 재료는 발전 효율이 낮아 널리 쓰이지 못하고 있었다. KIST 연구진은 기존의 분말 형태의 열전 반도체인 ‘비스무스-텔루라이드’(Bi-Te)* 소재에 최신 반도체 나노 공정인 원자층 증착법**을 접목하였다. 원자층 증착법은 대량의 분말 재료에 대해 균일한 코팅을 가능하게 하는 증착 기술로, 수 나노 두께의 얇은 산화 아연층을 증착하여 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다. *비스무스 텔루라이드 : 열전 반도체 소재로 상온에서 가장 높은 열전 변환 계수(효율)를 가지고 있음. **원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) : 반도체 제조 공정 중 화학적으로 달라붙는 단원자 층의 현상을 이용한 나노 박막 증착 기술. 이번에 접목한 원자층 증착법은 기존 분말 열전 재료 제조 공정에 적용이 유리하다는 장점이 있다. 따라서, 이번 연구결과를 통해 열전 재료 제조 분야에 널리 사용가능하고, 재현성 높은 나노 기술 접목 공정을 제공하여 열전재료의 대량 생산에 널리 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. KIST 김성근 박사는 “이번 성과는 실제 양산에서 이용되는 반도체 공정을 접목하여 양산 가능한 나노 기술로 열전 성능을 향상시켰다는 점에서 큰 의의가 있으며, 앞으로 열전 반도체 소재 개발에 있어 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구결과는 나노소재분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 13.903, JCR : 5.74%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Precision Interface Engineering of an Atomic Layer in Bulk Bi2Te3 Alloys for High Thermoelectric Performance - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김광천 연구원(박사 후 연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 김진상 책임연구원 한국과학기술연구원 김성근 책임연구원 <그림설명> <그림1> 산화아연층/열전재료 제조 공정 분말 열전 재료에 원자층 증착 공정을 통하여 산화아연층을 형성 후 가압 소결 과정을 거쳐 열전 잉곳을 제작하는 공정 모식도 <그림2> 산화아연층/열전재료의 열전 성능 기존 열전 재료 대비 50%이상의 성능이 향상된 산화아연이 코팅된 열전 소재의 성능 지수를 보여준다. <그림3> 산화아연층/열전재료로 제작된 열전 소자 (좌) 산화아연층이 코팅된 열전 소재 (우) 본 연구 결과로 제작된 40x40mm (127 p-n pair) 열전 소자 모습

- 최신 반도체 양산 공정 접목, 열전·발전 기술 상용화 한걸음 더 - 기존 대비 50% 성능 향상, 고성능 열전 반도체 소재 개발 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전자재료연구단 김성근, 김진상 박사 연구팀은 최신 반도체 공정을 접목하여 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 열전 소재의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 ‘열전 재료’는 최근 폐열 수거 및 지속 가능한 발전 에너지로 주목을 받고 있다. 특히, 주변의 열을 이용한 열전 발전 기술은 부가적인 장치 없이 직접 전기를 생산 할 수 있어, 신뢰성 있는 전력원으로 사용될 수 있다. 냉온 정수기, 와인 냉장고 등에 쓰이며 최근 웨어러블 기기의 자가 전원으로도 관심을 끌고 있다. 그러나 현재까지 개발된 열전 재료는 발전 효율이 낮아 널리 쓰이지 못하고 있었다. KIST 연구진은 기존의 분말 형태의 열전 반도체인 ‘비스무스-텔루라이드’(Bi-Te)* 소재에 최신 반도체 나노 공정인 원자층 증착법**을 접목하였다. 원자층 증착법은 대량의 분말 재료에 대해 균일한 코팅을 가능하게 하는 증착 기술로, 수 나노 두께의 얇은 산화 아연층을 증착하여 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다. *비스무스 텔루라이드 : 열전 반도체 소재로 상온에서 가장 높은 열전 변환 계수(효율)를 가지고 있음. **원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) : 반도체 제조 공정 중 화학적으로 달라붙는 단원자 층의 현상을 이용한 나노 박막 증착 기술. 이번에 접목한 원자층 증착법은 기존 분말 열전 재료 제조 공정에 적용이 유리하다는 장점이 있다. 따라서, 이번 연구결과를 통해 열전 재료 제조 분야에 널리 사용가능하고, 재현성 높은 나노 기술 접목 공정을 제공하여 열전재료의 대량 생산에 널리 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. KIST 김성근 박사는 “이번 성과는 실제 양산에서 이용되는 반도체 공정을 접목하여 양산 가능한 나노 기술로 열전 성능을 향상시켰다는 점에서 큰 의의가 있으며, 앞으로 열전 반도체 소재 개발에 있어 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구결과는 나노소재분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 13.903, JCR : 5.74%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Precision Interface Engineering of an Atomic Layer in Bulk Bi2Te3 Alloys for High Thermoelectric Performance - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김광천 연구원(박사 후 연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 김진상 책임연구원 한국과학기술연구원 김성근 책임연구원 <그림설명> <그림1> 산화아연층/열전재료 제조 공정 분말 열전 재료에 원자층 증착 공정을 통하여 산화아연층을 형성 후 가압 소결 과정을 거쳐 열전 잉곳을 제작하는 공정 모식도 <그림2> 산화아연층/열전재료의 열전 성능 기존 열전 재료 대비 50%이상의 성능이 향상된 산화아연이 코팅된 열전 소재의 성능 지수를 보여준다. <그림3> 산화아연층/열전재료로 제작된 열전 소자 (좌) 산화아연층이 코팅된 열전 소재 (우) 본 연구 결과로 제작된 40x40mm (127 p-n pair) 열전 소자 모습

- 최신 반도체 양산 공정 접목, 열전·발전 기술 상용화 한걸음 더 - 기존 대비 50% 성능 향상, 고성능 열전 반도체 소재 개발 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전자재료연구단 김성근, 김진상 박사 연구팀은 최신 반도체 공정을 접목하여 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 열전 소재의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 ‘열전 재료’는 최근 폐열 수거 및 지속 가능한 발전 에너지로 주목을 받고 있다. 특히, 주변의 열을 이용한 열전 발전 기술은 부가적인 장치 없이 직접 전기를 생산 할 수 있어, 신뢰성 있는 전력원으로 사용될 수 있다. 냉온 정수기, 와인 냉장고 등에 쓰이며 최근 웨어러블 기기의 자가 전원으로도 관심을 끌고 있다. 그러나 현재까지 개발된 열전 재료는 발전 효율이 낮아 널리 쓰이지 못하고 있었다. KIST 연구진은 기존의 분말 형태의 열전 반도체인 ‘비스무스-텔루라이드’(Bi-Te)* 소재에 최신 반도체 나노 공정인 원자층 증착법**을 접목하였다. 원자층 증착법은 대량의 분말 재료에 대해 균일한 코팅을 가능하게 하는 증착 기술로, 수 나노 두께의 얇은 산화 아연층을 증착하여 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다. *비스무스 텔루라이드 : 열전 반도체 소재로 상온에서 가장 높은 열전 변환 계수(효율)를 가지고 있음. **원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) : 반도체 제조 공정 중 화학적으로 달라붙는 단원자 층의 현상을 이용한 나노 박막 증착 기술. 이번에 접목한 원자층 증착법은 기존 분말 열전 재료 제조 공정에 적용이 유리하다는 장점이 있다. 따라서, 이번 연구결과를 통해 열전 재료 제조 분야에 널리 사용가능하고, 재현성 높은 나노 기술 접목 공정을 제공하여 열전재료의 대량 생산에 널리 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. KIST 김성근 박사는 “이번 성과는 실제 양산에서 이용되는 반도체 공정을 접목하여 양산 가능한 나노 기술로 열전 성능을 향상시켰다는 점에서 큰 의의가 있으며, 앞으로 열전 반도체 소재 개발에 있어 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구결과는 나노소재분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 13.903, JCR : 5.74%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Precision Interface Engineering of an Atomic Layer in Bulk Bi2Te3 Alloys for High Thermoelectric Performance - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김광천 연구원(박사 후 연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 김진상 책임연구원 한국과학기술연구원 김성근 책임연구원 <그림설명> <그림1> 산화아연층/열전재료 제조 공정 분말 열전 재료에 원자층 증착 공정을 통하여 산화아연층을 형성 후 가압 소결 과정을 거쳐 열전 잉곳을 제작하는 공정 모식도 <그림2> 산화아연층/열전재료의 열전 성능 기존 열전 재료 대비 50%이상의 성능이 향상된 산화아연이 코팅된 열전 소재의 성능 지수를 보여준다. <그림3> 산화아연층/열전재료로 제작된 열전 소자 (좌) 산화아연층이 코팅된 열전 소재 (우) 본 연구 결과로 제작된 40x40mm (127 p-n pair) 열전 소자 모습

- 최신 반도체 양산 공정 접목, 열전·발전 기술 상용화 한걸음 더 - 기존 대비 50% 성능 향상, 고성능 열전 반도체 소재 개발 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전자재료연구단 김성근, 김진상 박사 연구팀은 최신 반도체 공정을 접목하여 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 열전 소재의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 ‘열전 재료’는 최근 폐열 수거 및 지속 가능한 발전 에너지로 주목을 받고 있다. 특히, 주변의 열을 이용한 열전 발전 기술은 부가적인 장치 없이 직접 전기를 생산 할 수 있어, 신뢰성 있는 전력원으로 사용될 수 있다. 냉온 정수기, 와인 냉장고 등에 쓰이며 최근 웨어러블 기기의 자가 전원으로도 관심을 끌고 있다. 그러나 현재까지 개발된 열전 재료는 발전 효율이 낮아 널리 쓰이지 못하고 있었다. KIST 연구진은 기존의 분말 형태의 열전 반도체인 ‘비스무스-텔루라이드’(Bi-Te)* 소재에 최신 반도체 나노 공정인 원자층 증착법**을 접목하였다. 원자층 증착법은 대량의 분말 재료에 대해 균일한 코팅을 가능하게 하는 증착 기술로, 수 나노 두께의 얇은 산화 아연층을 증착하여 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다. *비스무스 텔루라이드 : 열전 반도체 소재로 상온에서 가장 높은 열전 변환 계수(효율)를 가지고 있음. **원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) : 반도체 제조 공정 중 화학적으로 달라붙는 단원자 층의 현상을 이용한 나노 박막 증착 기술. 이번에 접목한 원자층 증착법은 기존 분말 열전 재료 제조 공정에 적용이 유리하다는 장점이 있다. 따라서, 이번 연구결과를 통해 열전 재료 제조 분야에 널리 사용가능하고, 재현성 높은 나노 기술 접목 공정을 제공하여 열전재료의 대량 생산에 널리 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. KIST 김성근 박사는 “이번 성과는 실제 양산에서 이용되는 반도체 공정을 접목하여 양산 가능한 나노 기술로 열전 성능을 향상시켰다는 점에서 큰 의의가 있으며, 앞으로 열전 반도체 소재 개발에 있어 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구결과는 나노소재분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 13.903, JCR : 5.74%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Precision Interface Engineering of an Atomic Layer in Bulk Bi2Te3 Alloys for High Thermoelectric Performance - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김광천 연구원(박사 후 연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 김진상 책임연구원 한국과학기술연구원 김성근 책임연구원 <그림설명> <그림1> 산화아연층/열전재료 제조 공정 분말 열전 재료에 원자층 증착 공정을 통하여 산화아연층을 형성 후 가압 소결 과정을 거쳐 열전 잉곳을 제작하는 공정 모식도 <그림2> 산화아연층/열전재료의 열전 성능 기존 열전 재료 대비 50%이상의 성능이 향상된 산화아연이 코팅된 열전 소재의 성능 지수를 보여준다. <그림3> 산화아연층/열전재료로 제작된 열전 소자 (좌) 산화아연층이 코팅된 열전 소재 (우) 본 연구 결과로 제작된 40x40mm (127 p-n pair) 열전 소자 모습

- 최신 반도체 양산 공정 접목, 열전·발전 기술 상용화 한걸음 더 - 기존 대비 50% 성능 향상, 고성능 열전 반도체 소재 개발 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전자재료연구단 김성근, 김진상 박사 연구팀은 최신 반도체 공정을 접목하여 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 열전 소재의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 ‘열전 재료’는 최근 폐열 수거 및 지속 가능한 발전 에너지로 주목을 받고 있다. 특히, 주변의 열을 이용한 열전 발전 기술은 부가적인 장치 없이 직접 전기를 생산 할 수 있어, 신뢰성 있는 전력원으로 사용될 수 있다. 냉온 정수기, 와인 냉장고 등에 쓰이며 최근 웨어러블 기기의 자가 전원으로도 관심을 끌고 있다. 그러나 현재까지 개발된 열전 재료는 발전 효율이 낮아 널리 쓰이지 못하고 있었다. KIST 연구진은 기존의 분말 형태의 열전 반도체인 ‘비스무스-텔루라이드’(Bi-Te)* 소재에 최신 반도체 나노 공정인 원자층 증착법**을 접목하였다. 원자층 증착법은 대량의 분말 재료에 대해 균일한 코팅을 가능하게 하는 증착 기술로, 수 나노 두께의 얇은 산화 아연층을 증착하여 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다. *비스무스 텔루라이드 : 열전 반도체 소재로 상온에서 가장 높은 열전 변환 계수(효율)를 가지고 있음. **원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) : 반도체 제조 공정 중 화학적으로 달라붙는 단원자 층의 현상을 이용한 나노 박막 증착 기술. 이번에 접목한 원자층 증착법은 기존 분말 열전 재료 제조 공정에 적용이 유리하다는 장점이 있다. 따라서, 이번 연구결과를 통해 열전 재료 제조 분야에 널리 사용가능하고, 재현성 높은 나노 기술 접목 공정을 제공하여 열전재료의 대량 생산에 널리 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. KIST 김성근 박사는 “이번 성과는 실제 양산에서 이용되는 반도체 공정을 접목하여 양산 가능한 나노 기술로 열전 성능을 향상시켰다는 점에서 큰 의의가 있으며, 앞으로 열전 반도체 소재 개발에 있어 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구결과는 나노소재분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 13.903, JCR : 5.74%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Precision Interface Engineering of an Atomic Layer in Bulk Bi2Te3 Alloys for High Thermoelectric Performance - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김광천 연구원(박사 후 연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 김진상 책임연구원 한국과학기술연구원 김성근 책임연구원 <그림설명> <그림1> 산화아연층/열전재료 제조 공정 분말 열전 재료에 원자층 증착 공정을 통하여 산화아연층을 형성 후 가압 소결 과정을 거쳐 열전 잉곳을 제작하는 공정 모식도 <그림2> 산화아연층/열전재료의 열전 성능 기존 열전 재료 대비 50%이상의 성능이 향상된 산화아연이 코팅된 열전 소재의 성능 지수를 보여준다. <그림3> 산화아연층/열전재료로 제작된 열전 소자 (좌) 산화아연층이 코팅된 열전 소재 (우) 본 연구 결과로 제작된 40x40mm (127 p-n pair) 열전 소자 모습

- 최신 반도체 양산 공정 접목, 열전·발전 기술 상용화 한걸음 더 - 기존 대비 50% 성능 향상, 고성능 열전 반도체 소재 개발 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전자재료연구단 김성근, 김진상 박사 연구팀은 최신 반도체 공정을 접목하여 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 열전 소재의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 ‘열전 재료’는 최근 폐열 수거 및 지속 가능한 발전 에너지로 주목을 받고 있다. 특히, 주변의 열을 이용한 열전 발전 기술은 부가적인 장치 없이 직접 전기를 생산 할 수 있어, 신뢰성 있는 전력원으로 사용될 수 있다. 냉온 정수기, 와인 냉장고 등에 쓰이며 최근 웨어러블 기기의 자가 전원으로도 관심을 끌고 있다. 그러나 현재까지 개발된 열전 재료는 발전 효율이 낮아 널리 쓰이지 못하고 있었다. KIST 연구진은 기존의 분말 형태의 열전 반도체인 ‘비스무스-텔루라이드’(Bi-Te)* 소재에 최신 반도체 나노 공정인 원자층 증착법**을 접목하였다. 원자층 증착법은 대량의 분말 재료에 대해 균일한 코팅을 가능하게 하는 증착 기술로, 수 나노 두께의 얇은 산화 아연층을 증착하여 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다. *비스무스 텔루라이드 : 열전 반도체 소재로 상온에서 가장 높은 열전 변환 계수(효율)를 가지고 있음. **원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) : 반도체 제조 공정 중 화학적으로 달라붙는 단원자 층의 현상을 이용한 나노 박막 증착 기술. 이번에 접목한 원자층 증착법은 기존 분말 열전 재료 제조 공정에 적용이 유리하다는 장점이 있다. 따라서, 이번 연구결과를 통해 열전 재료 제조 분야에 널리 사용가능하고, 재현성 높은 나노 기술 접목 공정을 제공하여 열전재료의 대량 생산에 널리 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. KIST 김성근 박사는 “이번 성과는 실제 양산에서 이용되는 반도체 공정을 접목하여 양산 가능한 나노 기술로 열전 성능을 향상시켰다는 점에서 큰 의의가 있으며, 앞으로 열전 반도체 소재 개발에 있어 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구결과는 나노소재분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 13.903, JCR : 5.74%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Precision Interface Engineering of an Atomic Layer in Bulk Bi2Te3 Alloys for High Thermoelectric Performance - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김광천 연구원(박사 후 연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 김진상 책임연구원 한국과학기술연구원 김성근 책임연구원 <그림설명> <그림1> 산화아연층/열전재료 제조 공정 분말 열전 재료에 원자층 증착 공정을 통하여 산화아연층을 형성 후 가압 소결 과정을 거쳐 열전 잉곳을 제작하는 공정 모식도 <그림2> 산화아연층/열전재료의 열전 성능 기존 열전 재료 대비 50%이상의 성능이 향상된 산화아연이 코팅된 열전 소재의 성능 지수를 보여준다. <그림3> 산화아연층/열전재료로 제작된 열전 소자 (좌) 산화아연층이 코팅된 열전 소재 (우) 본 연구 결과로 제작된 40x40mm (127 p-n pair) 열전 소자 모습

- 최신 반도체 양산 공정 접목, 열전·발전 기술 상용화 한걸음 더 - 기존 대비 50% 성능 향상, 고성능 열전 반도체 소재 개발 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전자재료연구단 김성근, 김진상 박사 연구팀은 최신 반도체 공정을 접목하여 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 열전 소재의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 ‘열전 재료’는 최근 폐열 수거 및 지속 가능한 발전 에너지로 주목을 받고 있다. 특히, 주변의 열을 이용한 열전 발전 기술은 부가적인 장치 없이 직접 전기를 생산 할 수 있어, 신뢰성 있는 전력원으로 사용될 수 있다. 냉온 정수기, 와인 냉장고 등에 쓰이며 최근 웨어러블 기기의 자가 전원으로도 관심을 끌고 있다. 그러나 현재까지 개발된 열전 재료는 발전 효율이 낮아 널리 쓰이지 못하고 있었다. KIST 연구진은 기존의 분말 형태의 열전 반도체인 ‘비스무스-텔루라이드’(Bi-Te)* 소재에 최신 반도체 나노 공정인 원자층 증착법**을 접목하였다. 원자층 증착법은 대량의 분말 재료에 대해 균일한 코팅을 가능하게 하는 증착 기술로, 수 나노 두께의 얇은 산화 아연층을 증착하여 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다. *비스무스 텔루라이드 : 열전 반도체 소재로 상온에서 가장 높은 열전 변환 계수(효율)를 가지고 있음. **원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) : 반도체 제조 공정 중 화학적으로 달라붙는 단원자 층의 현상을 이용한 나노 박막 증착 기술. 이번에 접목한 원자층 증착법은 기존 분말 열전 재료 제조 공정에 적용이 유리하다는 장점이 있다. 따라서, 이번 연구결과를 통해 열전 재료 제조 분야에 널리 사용가능하고, 재현성 높은 나노 기술 접목 공정을 제공하여 열전재료의 대량 생산에 널리 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. KIST 김성근 박사는 “이번 성과는 실제 양산에서 이용되는 반도체 공정을 접목하여 양산 가능한 나노 기술로 열전 성능을 향상시켰다는 점에서 큰 의의가 있으며, 앞으로 열전 반도체 소재 개발에 있어 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구결과는 나노소재분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 13.903, JCR : 5.74%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Precision Interface Engineering of an Atomic Layer in Bulk Bi2Te3 Alloys for High Thermoelectric Performance - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김광천 연구원(박사 후 연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 김진상 책임연구원 한국과학기술연구원 김성근 책임연구원 <그림설명> <그림1> 산화아연층/열전재료 제조 공정 분말 열전 재료에 원자층 증착 공정을 통하여 산화아연층을 형성 후 가압 소결 과정을 거쳐 열전 잉곳을 제작하는 공정 모식도 <그림2> 산화아연층/열전재료의 열전 성능 기존 열전 재료 대비 50%이상의 성능이 향상된 산화아연이 코팅된 열전 소재의 성능 지수를 보여준다. <그림3> 산화아연층/열전재료로 제작된 열전 소자 (좌) 산화아연층이 코팅된 열전 소재 (우) 본 연구 결과로 제작된 40x40mm (127 p-n pair) 열전 소자 모습

- 최신 반도체 양산 공정 접목, 열전·발전 기술 상용화 한걸음 더 - 기존 대비 50% 성능 향상, 고성능 열전 반도체 소재 개발 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전자재료연구단 김성근, 김진상 박사 연구팀은 최신 반도체 공정을 접목하여 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 열전 소재의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 ‘열전 재료’는 최근 폐열 수거 및 지속 가능한 발전 에너지로 주목을 받고 있다. 특히, 주변의 열을 이용한 열전 발전 기술은 부가적인 장치 없이 직접 전기를 생산 할 수 있어, 신뢰성 있는 전력원으로 사용될 수 있다. 냉온 정수기, 와인 냉장고 등에 쓰이며 최근 웨어러블 기기의 자가 전원으로도 관심을 끌고 있다. 그러나 현재까지 개발된 열전 재료는 발전 효율이 낮아 널리 쓰이지 못하고 있었다. KIST 연구진은 기존의 분말 형태의 열전 반도체인 ‘비스무스-텔루라이드’(Bi-Te)* 소재에 최신 반도체 나노 공정인 원자층 증착법**을 접목하였다. 원자층 증착법은 대량의 분말 재료에 대해 균일한 코팅을 가능하게 하는 증착 기술로, 수 나노 두께의 얇은 산화 아연층을 증착하여 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다. *비스무스 텔루라이드 : 열전 반도체 소재로 상온에서 가장 높은 열전 변환 계수(효율)를 가지고 있음. **원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) : 반도체 제조 공정 중 화학적으로 달라붙는 단원자 층의 현상을 이용한 나노 박막 증착 기술. 이번에 접목한 원자층 증착법은 기존 분말 열전 재료 제조 공정에 적용이 유리하다는 장점이 있다. 따라서, 이번 연구결과를 통해 열전 재료 제조 분야에 널리 사용가능하고, 재현성 높은 나노 기술 접목 공정을 제공하여 열전재료의 대량 생산에 널리 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. KIST 김성근 박사는 “이번 성과는 실제 양산에서 이용되는 반도체 공정을 접목하여 양산 가능한 나노 기술로 열전 성능을 향상시켰다는 점에서 큰 의의가 있으며, 앞으로 열전 반도체 소재 개발에 있어 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구결과는 나노소재분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 13.903, JCR : 5.74%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Precision Interface Engineering of an Atomic Layer in Bulk Bi2Te3 Alloys for High Thermoelectric Performance - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김광천 연구원(박사 후 연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 김진상 책임연구원 한국과학기술연구원 김성근 책임연구원 <그림설명> <그림1> 산화아연층/열전재료 제조 공정 분말 열전 재료에 원자층 증착 공정을 통하여 산화아연층을 형성 후 가압 소결 과정을 거쳐 열전 잉곳을 제작하는 공정 모식도 <그림2> 산화아연층/열전재료의 열전 성능 기존 열전 재료 대비 50%이상의 성능이 향상된 산화아연이 코팅된 열전 소재의 성능 지수를 보여준다. <그림3> 산화아연층/열전재료로 제작된 열전 소자 (좌) 산화아연층이 코팅된 열전 소재 (우) 본 연구 결과로 제작된 40x40mm (127 p-n pair) 열전 소자 모습

- 단거리/중거리 라이다 (LiDAR) 응용을 위한 고성능 센서 소자 - 실제 반도체 양산 공정 기반으로 개발해 라이다 센서 소자 국산화 기대 라이다 (LiDAR) 센서는 첨단운전자보조시스템 (ADAS) 및 자율주행, AR·VR 등 첨단기술 실현에 없어서는 안 될 기술이다. 특히 AR·VR 기기나 스마트폰에서 사용되는 단거리/중거리용 라이다는 사람 혹은 사물의 모양을 보다 정확히 감지하기 위해 보다 우수한 거리 분해능이 요구되기 때문에 더욱 우수한 타이밍 지터 (Timing Jitter) 성능을 갖는 단일광자 검출기가 필요하다. 라이다는 발신부에서 방출한 광자가 물체에 부딪힌 후 반사되어 수신부에 다시 도달하는 시간을 계산하는 방식으로 거리를 측정하고 3D 입체 이미지를 생성한다. 수신부의 단일광자 검출기가 광신호를 전기 신호로 변환하는 과정에서 발생되는 검출 시간의 미세한 차이를 ‘타이밍 지터’라고 하며, 이 지터 값이 작을수록 더욱 정확하게 물체를 인식할 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 차세대반도체연구소 이명재 박사팀이 40nm 후면 조사형 CMOS 이미지 센서 공정을 기반으로 mm 수준으로 물체를 식별할 수 있는 ‘단광자 아발란치 다이오드(SPAD)’를 개발했다고 밝혔다. 단광자까지 검출 가능한 초고성능 센서 소자인 SPAD는 그 개발 난이도가 매우 높아 현재까지 일본의 Sony만이 90nm 후면 조사형 CMOS 이미지 센서 공정을 기반으로 SPAD 기반 라이다 제품화에 성공해 애플 제품에 공급하고 있다. Sony의 SPAD는 학계에서 보고된 후면조사형 단광자 아발란치 다이오드 보다 우수한 효율 특성을 갖는다는 특징이 있지만 약 137~222ps의 타이밍 지터 성능을 보여 단거리/중거리 라이다 응용에서 요구되는 사용자 구분, 제스처 인식 및 사물의 정확한 형태 인식을 구현하기에 부족했다. KIST가 개발한 단광자 센서 소자는 타이밍 지터 성능을 56ps로 2배 이상 크게 향상시켰으며, 거리 분해능 또한 약 8mm 수준까지 향상돼 단거리/중거리용 라이다 센서 소자로서의 활용 가능성이 매우 높다. 특히 SK 하이닉스와의 공동연구를 통해 양산용 반도체 공정인 40nm 후면조사형 CMOS 이미지 센서 공정을 기반으로 SPAD를 개발했기 때문에 즉각적인 국산화 및 제품화가 가능할 것으로 기대된다. KIST 이명재 책임연구원은 “반도체 라이다 및 3D 이미지센서의 핵심 원천기술로 상용화될 경우 우리나라의 전략 산업인 메모리반도체에 더해 차세대 시스템반도체에서도 경쟁력을 크게 강화할 수 있을 것”이라고 기대했다. 한국과학기술연구원의 미래원천차세대반도체기술개발사업 및 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 원천기술개발사업으로 수행된 이번 연구성과는 12월 9일부터 13일까지 미국 샌프란시스코에서 열린 국제전자소자학회 「International Electron Devices Meeting 2023 (IEDM 2023)」에서 12월 12일 발표되었다. IEDM은 SK하이닉스, 삼성전자, 인텔 등 주요 글로벌 반도체 기업도 참석하며 반도체 분야 산학연 전문가들이 모이는 최고 권위의 학회다. * 발표명 : Back-Illuminated SPAD in 40 nm CIS Technology Achieving 56 ps Timing Jitter With 15 V Breakdown Voltage for Short/Mid-Range LiDAR Applications [그림 1] 단광자 아발란치 다이오드(SPAD)의 간략화된 단면 SK하이닉스 40nm 후면조사형 CMOS 이미지센서 공정에서 개발된 KIST 단광자 아발란치 다이오드 [사진 1] KIST 차세대반도체연구소 이명재 박사 연구팀(ADS Lab)에서 개발한 초고성능 센서소자가 삽입된 반도체 칩 [사진 2] KIST 차세대반도체연구소 이명재 박사 연구팀(ADS Lab)에서 개발한 센서소자 칩을 측정 평가하는 모습 [사진 3] KIST 차세대반도체연구소 이명재 박사 연구팀(ADS Lab) - 이번 연구를 주도한 (왼쪽에서 네번째) 이명재 책임연구원, (왼쪽에서 다섯번째) 박은성 학생연구원 [사진 4] KIST 박은성 학생연구원(제1저자)이 IEDM 2023(International Electron Devices Meeting 2023)에서 구두 발표를 진행하고 있는 모습