신재철 영남대 물리학과 교수가 차세대 유망 기술인 나노선(nanowire)을 실리콘 기판에 효율적으로 합성하는 신기술을 개발, 이를 이용한 근적외선 검출센서 제작에 성공했다.
나노선은 단면 지름이 나노미터(㎚, 10억분의 1m) 두께의 선 모양 구조체인 극미세선으로 트랜지스터, 메모리 및 각종 센서 등 첨단 전기·전자 소자를 개발하는 데 필요한 미래 핵심 기술로 주목받고 있다.
현재까지 반도체 나노선은 주로 금속나노입자를 촉매로 사용하거나 나노패터닝 기술을 이용해 합성했다. 이 방법들은 비용과 시간이 많이 드는 단점 때문에 상용화에 한계가 있다.
신 교수는 지난 2013년 무촉매, 무패턴 방식으로 2인치 크기의 실리콘 기판 위에 균일하게 인듐비소(InAs) 나노선을 합성하는 기술을 개발한바 있다. 이번 연구에서는 이러한 기술을 이용해 1~3μm 파장대역의 근적외선 검출센서를 제작했다.
지금까지는 근적외선 검출센서를 제작하기 위해 인듐비소, 셀레늄화납(PbSe)과 같은 화합물 반도체 기판을 사용했는데, 이러한 재료기판은 실리콘에 비해 가격이 수십 배 가량 비싼 단점이 있다. 하지만 이번 연구로 이러한 문제를 해결한 것이다.
이 기술로 제작된 실리콘 기반의 인듐비소 나노선은 근적외선 검출센서 뿐만 아니라 태양전지, LED, 레이저, 트렌지스터 등 새로운 기술 분야에도 다양하게 응용될 것으로 기대된다.
신재철 교수는 “1~3μm 파장대역의 근적외선은 물체의 내부로 어느 정도 투과가 가능해 과일의 이상 유무 검사, 혈당검사, 피부질환검사 등에 사용될 뿐만 아니라 대기 중에 복사되는 적외선의 반사를 감지함으로써 야시경, 화재발생 시 인명구조 카메라 등에 사용되는 등 활용도가 높다”고 말했다. 신 교수는 “이번 연구를 더 발전시킨다면, 가격 문제로 인해 적용이 어려웠던 스마트폰에 장착 가능한 과일당도 측정계, 혈당 측정계, 야시경 등의 제작이 가능해 새로운 시장을 창출할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구결과는 ‘인듐비소 나노선을 이용한 실리콘 기반의 근적외선 검출센서 개발’이라는 제목으로 관련 분야 세계적 권위지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 온라인판 최신호(2015년 6월)에 게재됐다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
