경북대, 세계 최고 수준 청색 광센서 개발

신소재공학부 이상욱 교수팀
“차세대 이미지센서 개발 견인”

국내 공동 연구진이 차세대 이미지센서용 반도체 신소재를 이용한 최고 성능 청색 광센서를 개발해 주목을 받고 있다.

경북대 신소재공학부 이상욱 교수팀은 성균관대 신소재공학부 정현석 교수팀과 공동연구로 차세대 적층형 이미지센서용 페로브스카이트 반도체 신소재를 이용해 세계 최고 수준의 청색 광센서를 개발했다. 이 연구 결과는 국제 저명 학술지인 ‘어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)’ 11월 14일 온라인에 게재됐다.

청색 광센서 개발은 적·녹·청 적층형 광센서 기반의 차세대 이미지센서의 개발을 앞당길 뿐만 아니라, 청색 LED와 레이저 등 다양한 응용분야에 파급효과를 줄 것으로 기대한다.

7일 공동 연구팀에 따르면 페로브스카이트 반도체 신소재는 빛을 흡수하는 특성과 이를 전기적 신호로 변환하는 특성이 매우 우수하다.

간단한 용액 공정으로 저온에서 손쉽게 합성할 수 있어 이미지센서, 디스플레이, 태양전지 등의 다양한 분야에 접목되고 있다.

아울러 소재의 구성 성분을 미세하게 조절하면 빛을 흡수하는 파장영역을 쉽게 제어할 수 있다.

이미지센서가 받아들인 광학적 신호를 이미지로 시각화하려면 적·녹·청색을 흡수하는 각각의 광센서가 필요하다.

지금까지 페로브스카이트 반도체 신소재에 대한 연구는 적·녹색을 흡수하는 영역 조성에 대해 주로 이뤄지고, 청색 광센서용 조성 연구는 미비했다.

그 원인 중 하나는 청색 영역 조성 시 상대적으로 낮은 형성에너지를 가져 고품질의 박막을 구현이 어렵기 때문이다.

공동연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 청색 페로브스카이트 소재의 형성에너지가 높은 조성을 도출하고, 이 조성을 기반으로 낮은 결함 농도와 높은 결정성을 지니는 페로브스카이트 박막을 실험적으로 구현했다.

이 페로브스카이트 박막을 이용해 기존의 상용 청색 광센서보다 우수한 감광특성이 있는 최고 수준의 청색 광센서를 개발했다.

이번에 개발한 페로브스카이트 청색 광센서는 그동안 약점으로 지적됐던 안정성이 크게 향상된 것으로 확인됐다.

/심상선기자 [e-mail]