[헤럴드경제=이정아 기자] 국내 연구진이 그래핀과 실리콘 양자점을 활용해 투명하고 유연한 전자소자를 구현하는 새로운 구조의 저전력 고효율 광센서를 개발했다. 이 광센서의 구동전압을 기존 소자 대비 50% 이하로 낮추면, 웨어러블 기기와 사물인터넷(IoT) 제품 등은 물론 가시광선 이미징 기술, 의료 진단검사, 빛을 이용한 무선통신(Li-fi) 등에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

경희대 응용과학대 응용물리학과 최석호 교수

14일 경희대 응용물리학과 최석호 교수팀은 그래핀과 실리콘 양자점 융합구조의 다이오드를 제작해 광센서에 적용, 상용 광센서 수준의 효율(∼0.35 A/W)을 보이면서 가시광선 등 짧은 파장의 빛에 반응성이 향상된 광센서를 개발했다고 밝혔다. 

현재 상용화된 실리콘 반도체 기반의 광센서는 빛의 파장이 짧아지면 효율이 떨어지는 문제가 있다. 이를 극복하기 위해 금속과 실리콘 양자점을 활용하는 연구가 진행되고 있지만 효율을 높이는 데 한계가 여전히 남아있었다. 금속은 빛 투과성이 낮고 전기 도체이기 때문이다.

이에 연구진은 금속을 그래핀으로 대체해 그래핀과 실리콘 양자점 융합구조의 다이오드를 제작하고 이를 광센서에 적용했다. 이 광센서는 상용 광센서 수준의 효율(∼0.35 A/W)을 보이면서 가시광선 등 짧은 파장의 빛에 반응성이 크게 향상된 것으로 나타났다.

또 연구진은 적외선 중심의 기존 제품과 달리 가시광선 영역의 성능문제를 해결했고 투명성과 유연성도 갖췄다고 덧붙였다.

최석호 교수는 “이번 성과는 그래핀과 실리콘 양자점 융합구조를 광센서에 활용한 첫 사례”라며 “기존 실리콘 공정을 기반으로 대면적 소자를 제작, 특별한 공정 구축 없이 상용화 가능성을 높였다는 데 의의가 있다”고 말했다.

이 연구 결과는 나노ㆍ재료 분야 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼스’ 지난달 16일 자 온라인판에 게재됐다.

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