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'적외선 센서'통합검색 결과 입니다. (2건)

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KAIST "야간 투시경보다 수만 배 감도 적외선 센서 원천기술 확보"

국내 연구진이 일반 야간 투시경보다 수만 배 높은 감도를 갖는 적외선 센서 원천기술을 확보했다. KAIST는 전기 및 전자공학부 이정용 교수 연구팀이 콜로이드 양자점을 활용해 기존 대비 85배의 전자를 생성할 수 있는 아발란체 전자 증폭 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 아발란체 전자 증폭 기술은 강한 전기장이 인가된 반도체에서 전자가 인접 원자와 충돌하면서 다수의 전자를 생성하는 신호 증폭 기술이다. 최근 양자 큐비트 기술 분야에서는 결정질 반도체를 활용한 아발란체 광다이오드 소자를 사용 중이나 열잡음이 높고, 극저온 구동이 필요하다는 한계가 있었다. 이를 극복하기 위해 과학기술계에서는 화학적으로 합성된 반도체 나노입자인 콜로이드 양자점을 이용했다. 그러나 이 방법도 열잡음 생성은 억제하지만, 전하 이동도가 낮고, 양자점 표면에서 자주 발생하는 불완전 결합과 전하 재결합이 일어나 전하 추출이 쉽지 않았다. 이를 KAIST 연구진이 해결했다. 연구진은 아발란체 전자 증폭 기술을 이용했다. 연구진은 강한 전기장을 인가해 전자를 가속하는 방법으로 운동에너지를 얻고, 인접 양자점에서 다수의 추가 전자들을 생성함으로써 상온에서 적외선 조사 시 신호가 85배 증폭되는 것을 확인됐다. 정보전자연구소 김병수 연구원은 "1.4×10의 14승 존(Jones: 탐지감도단위) 이상의 탐지 감도를 가지는 소자를 구현했다"며 "이는 일반 야간 투시경보다 수만 배 정도 높은 감도"라고 설명했다. 적외선 광검출기는 자율주행차부터 양자컴퓨팅에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 핵심적인 역할을 하지만, 기존 양자점 기반 기술은 민감도와 잡음 문제로 한계가 있었다. 이정용 교수는 "이번 연구는 새로운 패러다임 전환을 불러올 기술로 기대된다"며 "원천 기술을 선점함으로써 글로벌 양자 기술 시장을 대한민국이 주도할 수 있는 중요한 기술적 토대를 확보했다"고 평가했다.

2025.01.08 16:19박희범

자율차 카메라 센서 시장 주목…표준연, 반도체 신소재 상용화 수준 개발

단파장 적외선 센서에 쓰이는 고품질 반도체 소재가 상용화 수준으로 개발됐다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 반도체디스플레이측정그룹 이상준 책임연구원 연구팀이 초고감도 단파장 적외선(SWIR) 센서에 쓰이는 고품질 인듐-아세닉-포스파이드(InAsP) 반도체 소재를 개발했다고 30일 밝혔다. 이 소재는 현재 표준연 연구소 기업인 아이알스펙트라(대표 이창석)이 적외선 센서용으로 활용해 시제품을 출시했다. 적외선 센서는 눈에 보이지 않는 영역의 빛을 감지해 전기 신호로 변환해 정보를 제공한다. 특히 파장 길이가 1.4∼3.0μm 사이인 단파장 적외선(SWIR)은 연기, 안개 등을 잘 투과하기에 자율주행 차량 카메라, 스마트 IoT 센서 등에 주로 쓰인다. 연구팀이 이 SWIR 센서 소재를 새롭게 개발했다. 기존에 쓰던 화합물 반도체 소재는 인듐-갈륨-아사나이드(InGaAs) 소재다. 하지만 이 소재는 제작 공정에서 발생하는 격자 불일치와 자체 물성의 한계로 인해 일정 성능 이상을 내기 어렵다. 이에 연구팀은 인듐-포스파이드((InP)로 만든 웨이퍼에 화합물 인듐-아세닉-포스파이드(InAsP)를 광 흡수층으로 성장시켜 인듐-아세닉-포스파이드 소재(InAsP)를 개발했다. 이 소재는 기존 InGaAs 소재보다 상온에서 신호 대비 잡음이 낮아 신뢰도가 높다. 성능 저하 없이 광검출 가능한 대역도 1.7 μm에서 2.8 μm까지 넓어졌다. 이상준 책임연구원은 "기술의 핵심은 격자 불일치(원소 격자 구조가 달라 생기는 오류)를 완화하는 메타모픽(격자이완층)을 제작해 도입한 것"이라며 "격자 변형을 크게 완화해 높은 품질은 유지하면서도 전자와 전자 간 틈인 밴드갭을 유연하게 조절할 수 있다"고 설명했다. 이 책임연구원은 "이번에 새로 개발한 소재는 원치 않는 전류인 암전류를 줄여 상온에서 작동할 수 있다"고 덧붙였다. 이 책임연구원은 또 "화합물 반도체 소재는 국가 전략물자로 분류돼 있어 수입이 쉽지 않다"며 "전투기용 레이더나 의약품 결함 검사, 폐플라스틱 재활용 공정 등 미래산업 분야에 폭넓게 활용될 것"으로 기대했다. 연구성과는 과학기술정보통신부 차세대화합물반도체 핵심기술개발 사업의 지원을 받았다. 국제 학술지 어드밴스트 펑셔널 머티리얼즈(2월)에 게재됐다.

2024.05.30 16:24박희범

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