시각 이미징, 광통신용 저전력 고효율 광센서 기술 개발 세계 최초로 그래핀을 활용한 광센서, 투명하고 유연한 제품 구현 기대
□ ’14년 그래핀을 이용한 광센서를 개발한 연구팀은 금속을 그래핀으로 대체, 그래핀과 실리콘 양자점 융합구조의 다이오드를 제작하고, 광센서에 적용함으로써, 상용 광센서 수준의 효율(~0.35 A/W)을 보이고, 가시광선 등 짧은 파장의 빛에 반응성이 향상된 광센서를 개발했다.
ㅇ 특히, 세계 최초로 그래핀의 도핑*농도와 양자점의 크기를 조절하여 최적의 성능을 갖춘 그래핀-실리콘양자점 소자구조를 개발하였으며,
* 도핑(doping) : 전자나 정공(양전하를 가지며, 전자처럼 행동하는 유사 입자)의 농도를 조절해 반도체의 특성을 바꾸는 과정. 정공이 많으면 p형, 전자가 많으면 n형으로 분류
ㅇ 광센서 동작을 위한 구동전압을 기존 소자 대비 50% 이하로 낮춰 에너지 효율을 높임으로써, 웨어러블 기기, 사물인터넷(IoT) 관련 제품 등에서의 활용도를 강화하였으며, 가시광선을 이용하는 이미징 기술, 의료 진단 및 검사 및 빛을 이용한 무선통신(Li-fi: 전파를 이용하는 Wi-fi보다 100배 빠른 기술) 등에서의 활용도 가능하다.
□ 연구팀이 개발한 그래핀-실리콘양자점 광센서는 기존 광센서 공정을 그대로 활용하여 제작할 수 있으며, 그래핀 특성을 살려 유연하고 투명한 광센서로의 응용 가능성*도 크게 높였다.
* (예) 자동차 미러, 곡면안경 카메라, 입는 군사용 광센서 등
□ 최석호 교수는 “이번 성과는 꿈의 신소재인 그래핀과 실리콘 양자점으로 융합구조를 만들어 광센서에 활용한 첫 사례”로서, “기존 실리콘 공정에 기반하여 대면적으로 소자를 제작함으로써 특별한 공정의 구축 없이 상용화 가능성을 높였다는데 의의가 있다”고 밝혔다.
시각 이미징 광통신용 저전력 고효율 광센서 기술개발
동작을 위한 구동전압을 그래핀을 이용한 광센서의 경우 기존 소자 대비 얼마 이하로 낮춰 에너지 효율을 높였어
50%