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국내 연구팀이 기존보다 넓은 파장의 빛을 감지할 수 있는 차세대 센서 소재를 개발했다.?자율주행, 국방, 의료 등 다양한 분야의 차세대 센서 시장에서 국내 기술의 경쟁력을 높이는 핵심 기반이 될 것으로 기대된다.
한국화학연구원은 송우석 화학소재연구본부 책임연구원이 윤대호 성균관대 신소재공학부 교수 연구팀과 공동으로 다양한 파장의 빛을 감지할 수 있는 광센서 소재를 개발하고?이를 6인치 대면적 기판에 저비용 공정으로 합성하는 데 성공했다고 14일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 'ACS 나노(ACS Nano)'에 게재됐다.?
광센서는 감지 가능한 캠코공매 파장 영역에 따라 스마트 기기, 보안, 기후 환경, 의료 등 다양한 분야에서 활용된다. 지금까지?가시광, 근적외선, 중·원적외선 센서가 각각 분리되어 있어 자율주행차나 군사용 드론에는 여러 개의 센서를 동시에 써야 했다.
기존 광대역 광센서의 2차원 소재는 가시광선부터 근적외선까지만 감지했다. 중·원적외선(열을 감지할 수 있는 긴 파장의 전세담보대출금리 빛)을 감지하지 못하고 습기와 온도 변화에 취약해 야외나 군사 환경에서는 활용이 어려웠다.
연구팀은 기존 2차원 반도체인 ‘주석-셀레나이드(SnSe)’에 '텔루륨(Te)'을 첨가해 새로운 위상결정 절연체 소재(SnSe?.?Te?.₁)를 활용했다. 위상결정 절연체는 양자소재의 하나로 더 넓은 파장의 통합 감지가 가능하고 안정성도 높은 차세 유급휴가제도 대 광대역 광센서 소재다.?
이런 특성 덕분에 센서의 감지 범위가 기존 0.4~1.2㎛(마이크로미터, 100만 분의 1m)에서 0.5~9.6㎛로 크게 확장됐다. 사람 손가락에서 나오는 미세한 열(원적외선)까지 감지할 정도의 고감도 성능도 확보했다.
제조공정도 간단하다. 기존 위상결정 절연체는 너무 민감해 수십억 원대의 초 취업후상환학자금대출 정밀 진공 장비(MBE)에서만 만들 수 있다. 연구팀은 성질은 비슷하면서도 덜 까다로운 새로운 위상결정 절연체 소재를 설계했다. 이를 통해 액체를 흘려 굳히는 저비용 공정만으로 손바닥 크기(6인치) 기판 위에 얇고 균일한 소재를 고르게 만들었다. 반도체 기존 공정과 호환되며?저비용·대량 생산이 가능하다는 게 장점이다.?
연구팀이 개발한 광 우리캐피탈렌트카 대역 센서 소재는 가시광선부터 근적외선까지 전 영역을 통합 감지할 수 있어 하나의 센서로 다양한 기능을 수행할 수 있다. 고온·고습 환경을 비롯해 수중에서도 안정적으로 작동한다.?
현재 연구팀은 8인치 이상 대면적 확장 및 센서 배열·회로 집적화를 추진 중이다. 송 책임연구원은 “이 센서는 자율주행차, 군사용 드론, 스마트워치 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.?
<참고 자료> - doi.org/10.1021/acsnano.5c06541
[정지영 기자 jjy2011@donga.com]
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