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양자점과 실리콘을 접목해 적외선 검출 효율 극대화, 차세대 ‘인공지능의 눈(眼)’
최민재 교수 “양자점·실리콘 기반 적외선 광센서로 미래 핵심 인프라 잠재력 확인”

 
[대학저널 이선용 기자] 동국대학교는 화공생물공학과 최민재(사진) 교수 연구팀이 인천대학교 윤주형 교수 연구팀과 함께 Pyro-Phototronic 현상을 이용해 양자점·실리콘 기반 고성능 적외선 광센서를 개발했다고 28일 밝혔다.

우리 눈으로 볼 수 없는 영역의 빛을 전기 신호로 변환하는 적외선 광센서는 사물인터넷(IoT), 양자 통신, 반도체 공정 모니터링 등에 필수적이다. 최근에는 자율주행차량, 로봇, 드론 등 ‘인공지능의 눈(眼)’으로 불리며 널리 활용되고 있다.

기존의 실리콘 광센서는 실리콘 밴드갭 한계로 적외선 대역을 검출하는데 제약이 있었다. 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 적외선 양자점 소재를 실리콘과 접목했으며, 적외선 센싱이 가능한 양자점/실리콘 광센서 소자를 개발하게 되었다고 밝혔다.

특히, 연구팀은 양자점 소재에서 발생하는 Pyro-Phototronic 현상을 활용해 고성능, 저전력 광센서를 개발할 수 있음을 강조했다. Pyro-Phototronic 현상은 빛에 의한 온도 변화가 pyroelectric 소재 내부 전하 분포를 변화시켜 순간적으로 전기장을 형성하고, 광흡수로 생성된 전자–정공 쌍의 분리와 이동을 촉진하는 메커니즘이다.

최민재 교수는 “이번에 개발한 양자점·실리콘 기반 광센서는 양자점 소재의 뛰어난 광학적 특성을 실리콘과 접목함으로써 적외선 검출 효율을 극대화한 것”이라며 “자율주행, 로봇, 양자 센싱 등 양자점·실리콘 기반 광센서가 미래의 핵심 인프라로 활용될 수 있는 잠재력을 확인했다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 우수신진연구 및 기초연구실 사업의 지원을 받아 수행됐으며, 나노 및 에너지 분야 국제저명학술지인 「Nano Energy (IF=16.8, JCR 상위 5.3%)」에 라는 제목으로 1월에 출판됐다.

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