아주대 연구진이 산화물 반도체 기반 초고속·고감도 광대역 광학 검출 소자를 개발했다고 9일 밝혔다.
이 광센서는 저렴하고 감도가 높아 자율주행차, 우주 및 군사시설, 의료분야 및 신재생 에너지 분야에 널리 활용될 것으로 기대된다.
서형탁 아주대 교수(첨단신소재공학과·대학원 에너지시스템학과)는 반도체 결정 구조의 이완으로 발생하는 변전효과와 초광전자 효과에 의해 우수한 성능을 가지는 이산화티타늄 기반 적외선 광센서를 개발했다.
빛을 전기 신호로 전환하는 광전 효과를 기반으로 하는 광센서는 신재생 에너지와 정보통신, 사물인터넷, 광통신 등의 분야에서 필수적으로 사용되는 부품이다. 그중에서도 적외선 광 검출은 △자율주행 차량 전방센서 △의료분야 열화상 측정 △야간 투시를 비롯한 우주·군사시설 △물체이동 감지센서 △태양전지 등에 활용한다.
연구팀은 기존에 적외선 감지 소재로 활용하지 못했던 산화물 소재에 주목했다. 이산화티타늄과 전극으로 구성된 쇼트키 다이오드를 구성하고, 금 프로브 팁을 이용해 차례대로 수 마이크로뉴턴 크기 미세압력을 가해 국소적인 변전 효과를 유도했다. 산화물 소재에 국소적인 변전효과를 적용하면 중심대칭 소재에서 국소 분극현상이 나타나는데, 이 현상이 산화물과 금속이 접합된 이종접합층의 계면접합 전위차를 변경시킨다.
서형탁 교수는 “그동안 구현이 불가능했던 적외선 검출을 새로운 방식을 통해 고속·고감도·고효율로 가능하게 했다는 점에서 학문적·기술적 의의가 있다”며 “이 방식을 응용하면 기존에 나와 있는 저가형 범용 소재를 이용해 우수한 성능의 광센서를 구현할 수 있어 자율주행, 의료, 우주 및 군사, 신재생 에너지, 사물인터넷, 광통신 등에서 활용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구에는 쿠마 모히트 아주대 대학원 에너지시스템학과 교수가 함께 했다.
연구성과는 소재 분야의 세계적인 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)' 지난달 온라인판에 실렸으며, 해당 저널 이슈의 권두 표지 논문으로 선정됐다.
수원=김동성기자 estar@etnews.com
