차세대 통신의 핵심기술인 고성능 포토디텍터를 국내 연구진이 개발했다. 포토디텍터는 이미지 센서나 광 센서 등에서 빛을 감지하는 소자로 향후 상용화가 되면 의료 모니터링이나 보안 센서, 정보통신 등 여러 분야에서 활용할 수 있을 전망이다.
왕동환 중앙대 융합공학부 교수와 응우옌(T.-Q. Nguyen) 캘리포니아대 교수 공동연구팀은 기존 유기반도체의 단점을 보완환 억셉터-이종접합 연속 구조를 개발하고, 이를 바탕으로 고성능 포토디텍터를 개발했다고 11일 밝혔다.
포토디텍터는 고성능 이미지 센서의 핵심기술로 다양한 광원의 미세한 빛도 감지할 수 있는 높은 민감도가 중요하다. 유기반도체는 높은 흡수율과 제어가능한 밴드캡 특성을 갖고 있지만, 기존의 공정 기술로는 반응 속도가 느리고 노이즈 전류로 인한 민감도도 낮은 한계가 있었다.
연구팀은 새로운 전사 인쇄 공정 기술을 도입해 문제를 풀었다. 새로운 억셉터-이종접합 연속 구조는 단일 억셉터 층으로 주입 장벽을 효과적으로 형성하도록 만들었다. 기존 포토디텍터의 성능을 낮추는 주입 전류를 차단해 성능도 높였다.
왕 교수는 "포토디텍터를 통신 시스템으로 구현하기 위해서는 트랜지스터와의 결합이 필수"라며 "이번 결과를 토대로 유기반도체 포토디텍터를 트랜지스터 기술과 융합할 수 있는 차세대 공정법을 발전시켜, 상용화가 가능한 광 기반 무선 통신 원천기술 확보를 위해 정진하겠다"고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구와 세종과학펠로우십의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼스'에 지난 9월 9일 게재됐다.
참고 자료
Advanced Materials(2024), DOI : https://doi.org/10.1002/adma.202406316