정대성 교수 연구팀
정대성 교수 연구팀은 광다이오드의 양 전극 사이에 정방형 세슘납아이오다이드 페로브스카이트 나노입자와 황화합물을 활용한 새로운 형태의 박막형 광다이오드를 개발했다.
이 팀이 개발한 광다이오드는 납(Pb2+) 양이온과 황(S2-) 음이온 간 산·염기 반응을 통해 안정성이 향상됐다.
최적화된 0.5마이크로미터 두께의 박막형 광다이오드는 실리콘 광다이오드와 유사한 1.8×1012 존스(Jones)의 감광도를 보였고 상대 습도 80% 이상의 열악한 조건에서도 10시간 이상 안정적으로 구동됐다.
연구팀은 이번 연구 결과를 통해 광다이오드 뿐만 아니라 페로브스카이트를 사용하는 발광다이오드, 태양전지 등 다양한 광학기기의 안정성을 향상시킬 수 있는 방법을 제시했다는 평가를 받고 있다.
또 세슘납아이오다이드 페로브스카이트 나노입자는 저온에서도 공정이 가능해 다양한 유비쿼터스 분야에 활용 가능할 것으로 기대된다.
그동안 산업계에서 사용 중인 실리콘 광다이오드는 3마이크로미터(μm)가 넘는 두께로 인해 해상도 향상에 한계가 있고 이를 대체할 주요 소재 중 하나인 페로브스카이트는 빛을 잘 흡수하지만, 안정성이 낮아 실용화가 어려웠다.
이에 따라 연구팀은 페로브스카이트 중 세슘납아이오다이드(CsPbI3) 페로브스카이트가 정방형의 나노입자 상태에서 안정성을 유지하는 점에 주목했다.
정대성 교수는 “이번 연구로 개발한 소형, 고성능의 광다이오드는 높은 집적도와 해상도가 요구되는 자율주행 자동차, 군사, 우주탐사 분야에 활용 가능할 것”이라며 “앞으로 페로브스카이트 광다이오드를 이용한 저가의 고효율, 고안정성 이미지센서를 개발해 다가오는 4차 산업혁명을 주도하겠다”고 말했다.
한편, 이번 연구 결과는 광학 분야 국제 학술지 레이저 & 포토닉스 리뷰(Laser & Photonics Reviews) 11월 6일자 표지 논문으로 게재됐다.
/김영태기자
