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도쿄(東京)공업대학 과학기술창성연구원 프론티어재료연구소 연구그룹이 가장 높은 열전 변환 성능 지수 ZT 값을 갖는 열전 재료로서 주목받고 있는 셀렌 주석(SnSe) 반도체에 안티몬(antimon)을 첨가함으로써 열기전력의 극성을 p형에서 n형으로, 다시 p형으로 자유롭게 제어하는 데 성공함. 같은 첨가제에 의해 극성이 다단계로 변화하는 재료는 극히 희소함. 방사광에 의한 구조 해석과 제1원리 양자 계산을 통해, 첨가량에 따라 안티몬의 치환 위치가 주석에서 셀레늄 위치로 이동하기 때문에 SnSe의 극성이 다단계로 전환되는 것을 규명함. 본 연구 성과를 통해 SnSe만으로 고품질 p/n 접합 디바이스 제작이 가능하고, 폐열을 전기로 변환하는 고성능 열전 소자가 실현될 것으로 기대됨. 또한, p형과 n형 극성을 제어하는 ​​것이 어려운 다른 새로운 반도체에서도 새로운 극성 제어 방법을 개발하는 아이디어가 될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Advanced Functional Materials’ (“Double charge polarity switching in Sb-doped SnSe with switchable substitution sites”) 지에 게재됨.