프로젝트 소개
본 과제는 햇빛과 물을 이용해 수소를 생산하는 광전기화학(PEC) 기술의 효율과 안정성을 높이기 위해 새로운 2D 소재와 MIS 소자를 개발하는 연구임. MIS 소자는 금속·절연막·반도체를 결합한 구조로, 빛을 받아 물을 수소로 바꾸는 과정에서 전하의 이동을 조절하는 역할임.
연구 목표는 산·염기 수용액에서도 오래 안정적으로 작동하는 PEC MIS 소자와 solar-to-hydrogen 변환효율 20% 이상의 원천기술 확보임. 핵심 연구 내용은 2D 유기절연 소재의 CVD 합성, 금속 나노입자-유기절연 하이브리드 2D 소재의 단일 합성공정 개발, 반도체와 계면결함·밴드갭·전하 터널링 제어 및 최적화임. 또한 Si, TiO2, WO3, TMD, 유무기 페로브스카이트 등 다양한 반도체와 나노구조를 적용한 PEC MIS 소자 구현 및 특성 분석임. 기대 효과는 고효율·장기안정성 PEC 수소생성 기술 확보, 수소에너지 산업의 기술 확산 및 관련 고급인력 양성임. 나아가 반도체·절연체 계면 제어 기술을 인공지능·사물인터넷용 고집적·고성능·저전력소자와 차세대 반도체 소재에 확대 적용하는 기반 마련임.