아주대 연구팀, 자율주행에 활용할 '친환경 광검출 소자' 개발

단파 적외선 센서 한계 보완
'어드밴스드 사이언스' 게재

아주대 연구팀이 단파 적외선 영역에서 광학 성능을 나타내는 새로운 친환경 양자점을 제조하고 광검출 소자에 적용하는 연구에 성공했다.

8일 아주대에 따르면 김상욱 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과) 연구팀이 InSb 양자점을 염소 이온 표면 처리해 광학 성능을 극대화하고, 이를 소자에 적용하기 위해 무기 리간드 치환 기술과 접목해 높은 성능의 포토다이오드 타입 광검출기 제작에 성공했다고 밝혔다.

관련 논문은 ‘표면 산화를 억제한 1500nm SWIR 광검출기용 콜로이드 InSb 양자점'이라는 제목으로 재료공학 분야의 저명 학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)' 12월 온라인판에 게재됐다. 이번 연구에는 김종현 아주대 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과)와 이행근 한국화학연구원 박사가 함께 참여했다.

단파 적외선은 근적외선 영역보다 긴 파장대의 범위로 파장이 길어 투과성이 좋으며, 특히 가시광·근적외선 영역보다 태양광이나 수분에 의한 간섭이 매우 적다는 장점을 가지고 있다. 단파 적외선은 자율주행이나 무인 이동체 등에서 주변 환경을 인식하기 위한 목적으로 사용되며, 흐리고 안개 낀 날이나 어두운 밤에도 활용이 가능하다.

그러나 단파 적외선의 효율적 감응을 위한 소자의 성능과 가격 등의 측면에서는 한계를 보여 왔다. 이에 아주대 연구팀은 납이나 수은을 사용하지 않는 InSb 양자점에 주목했다. 연구팀은 합성 단계에서 염소 이온을 첨가해 양자점 표면 산화를 최대한 억제해 InSb 양자점의 광학 성능을 극대화하고, 무기리간드 치환 기술을 접목해 안정적으로 소자에 적용 가능한 형태로 가공했다.

이번 연구는 한국연구재단 나노소재기술개발사업, KIURI 및 기초연구사업 등의 지원을 받아 이루어졌고, 국내 특허 출원이 완료됐다.

김상욱 교수는 "이번에 개발한 InSb 양자점 제조기술은 납과 수은 같은 유독성 중금속을 활용하지 않은 친환경 기술로, 가격 경쟁력과 효율도 높아 단파 적외선 감응에 사용할 수 있는 산업계의 가장 현실적 대안"이라며 "앞으로 지속적인 추가 연구를 통해 자율주행 등 미래 기술에 응용할 수 있기를 기대한다"고 말했다.