이번 연구 결과는 국제적인 학술지 'Advanced Science'(IF: 15.1)에 지난달 7일 온라인 게재됐다.
확장된 단적외선 광검출기는 감시, 야간 투시, 화학분석 등 다양한 분야에 응용되어 쓰인다. 그러나 대부분 단적외선 영역에서 용액형 양자점 광검출기는 수은 및 납 칼코게나이드를 기반으로 사용하는데, 이 소재는 적외선 흡수 조절이 가능하나 중금속이라 독성을 갖기에 사용이 제한적이다.
이에 공동 연구팀은 무독성의 텔루륨화은(Ag2Te) 용액형 양자점을 흡광 소재로 하여 2㎛ 대역 이상 감지하는 단적외선 광검출기를 개발했다.
텔루륨화은을 광 활성층으로 활용한 사례는 있으나 높은 암전류 누설과 느린 반응으로 한계가 있었다. 그러나 본 연구는 수직형 광 다이오드 구조를 채택하여 암전류 누설을 개선하고 빠른 반응 속도를 구현했다.
이번 연구 결과는 빠른 광 응답시간이 중요한 바이오 이미징, 자율주행 전용 센서, 적외선 이미징, 생체 인식 방역, 홍채 인식 보안, 공공 보안 안정 등 과학적, 군사적 및 산업적으로 활용될 것으로 기대된다.
정광섭 교수는 "확장된 단적외선 광검출기의 개발은 기존 독성을 갖는 광검출기와는 다르게 군사적 및 산업적으로 넓게 활용될 수 있으며, 본 연구의 결과로 빠른 광 응답 시간이 중요한 적외선 응용 분야에 큰 도움이 될 것"이라고 말했다. 백세웅 교수는 "확장된 단적외선 광검출기의 기존 도전적인 독성 소재, 저온 구동의 한계점을 극복한 결과이며, 기존의 반도체 기반 단적외선 광검출기를 대체할 큰 가능성을 보여준다"라고 기대감을 밝혔다.
본 연구는 한국연구재단 나노·소재기술개발사업, 중견연구, 우수신진연구 지원을 받아 수행됐다.
이상훈기자 am8523am@dt.co.kr
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