가시광선/적외선 실시간 선택 검출 광센서 개발

가시광 이미지와 적외선 이미지를 구분해서 획득할 수 있는 듀얼 광센서가 소개됐다.

한국연구재단은 아주대학교 허준석 교수, 숭실대학교 유건욱 교수, 버지니아 대학(University of Virginia) 이규상 교수 공동 연구팀은 새로운 이종접합 구조(게르마늄/이황화몰리브덴) 기반의 광센서를 제안하고, 이를 통해 가시광선과 적외선을 실시간 선택적으로 검출하는 데 성공했다고 밝혔다.

물체의 색깔 같은 가시광 이미지뿐만 아니라 안개 같은 악천후나 야간에 유용한 적외선 이미지를 필요에 따라 선택적으로 얻는 것은 운전자 보조시스템이나 드론, 로봇 등 각종 비전 시스템의 중요한 이슈 가운데 하나이다.

기존에도 시야가 어두워질 때를 대비한 가시광선/적외선 동시 검출 광센서가 연구돼 왔지만 가시광 이미지와 적외선 이미지가 혼재해 별도의 필터로 각 이미지를 구분해야 하는 번거로움이 있었다.

이에 연구팀은 별도 필터 없이 전압 조절만으로 가시광 이미지와 적외선 이미지를 구분해서 얻을 수 있는 에너지 밴드 구조의 광센서를 설계했다.

연구팀에 따르면, 차세대 반도체 소재로 주목받고 있는 2차원 이황화몰리브덴을 게르마늄(p-타입)과 반데르발스 이종 접합해 기존 격자 상수로 제한되는 반도체 물질 조합에서는 얻을 수 없는 독특한 에너지 밴드 구조를 구현했다.
이를 통해 전압에 따라 특정 파장 대역에 대한 암전류 및 광전류 증폭률을 조절, 가시광선만 검출하거나 적외선만을 검출할 수 있었다.

허준석 교수는 실제 적용을 위해 대면적 어레이 형태로의 확장과 대면적 2차원 소재에 직접 게르마늄 등의 반도체를 성장해 이종접합 구조를 구현하는 연구가 필요하다고 설명했다.

한편, 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 차세대 지능형 반도체 기술개발사업의 지원으로 수행했다.