아주대가 기존 상용 적외선 센서 대비 우수한 성능을 가진 근적외선 광센서를 개발했다.
22일 아주대에 따르면 서형탁 첨단신소재공학과·대학원 에너지시스템학과 교수 연구팀은 빛 흡수로 급격한 전이가 발생하는 ‘모트 전이’ 효과를 통해 기존 센서 성능을 능가하는 이산화바나듐 기반 근적외선 광센서를 개발했다.
이 광센서는 빛을 전기 신호로 전환하는 광전효과를 기반으로 해 신재생 에너지, 정보통신, 사물인터넷, 광통신 등 각종 분야에서 필수적으로 사용된다. 연구팀은 이 광센서를 개발하기 위해 이산화바나듐에 주목해 미세한 외부자극에도 소재의 전도성이 급격히 바뀌는 점에 착안했다.
또 외부자극 전후의 온·오프 전류비가 최대 1만배 이상으로 스위칭 속도가 실리콘보다 빠른 점 등을 고려해 이산화바나듐 초박막을 실리콘 기판 위에 구현하는 데 성공했다.
연구팀은 이번 성과를 기반으로 후속 연구를 진행, 실제 상용화가 가능하도록 높은 기술적 파급효과를 가진 소자화 기술을 추가로 개발할 예정이다.
서 교수는 “그동안 구현이 불가능했던 초고감도 근적외선 검출을 새로운 소재 및 공정 방식을 통해 실리콘 기판 위에서 반도체 호환 공정으로 실현했다는 점에서 학문적·기술적 의의가 있다”며 “이 방식을 응용하면 기존 실리콘 집적회로 공정에 접목해 우수한 성능의 광센서를 구현할 수 있다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 주관하는 인공지능 반도체 핵심기술 개발사업과 중견·기본 기초연구지원 사업의 지원으로 수행됐으며, 쿠마 모히트(Mohit Kumar) 교수(대학원 에너지시스템학과, 제1저자)와 임석원·김지수 학생(대학원 에너지시스템학과, 공저자)이 함께 참여했다. 특허 출원도 진행 중이다.
이번 연구 내용은 ‘근접 센서 시각 처리를 위한 모트 전이 기반의 피코 암페어 암전류와 광전커플링 초선형 응답성’이라는 제목으로 재료·소재 분야 최상위권 저널 ‘어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)’ 5월호에 게재됐다. 이 논문은 해당 저널 이슈 표지 논문에 선정됐다.
수원=김동성 기자 estar@etnews.com
