국내 연구진, 효율 높인 극저온센서 소자 개발

↑ 장재원 부경대 물리학과 교수

국내 연구진이 영하 260도에서 작동할 수 있는 저온 센서를 개발했다.
장재원 부경대 물리학과 교수 연구진은 실리콘 기반 저온 센서보다 영하 263~243도에서 효율을 극대화한 저온 센서 소자를 개발했다고 19일 밝혔다.
저온 센서란 온도변화를 저항으로 측정하는 소자로 일반적으로 온도에 따라 저항변화율이 큰 실리콘을 재료로 쓴다. 연구진이 개발한 저온 센서는 실리콘에 금 나노입자를 입혔다. 온도센서는 온도가 변화할 때 저항값의 변화가 클수록 온도 측정에 유리하다. 실리콘을 기반으로 한 기존의 온도센서는 영하 263도에서 온도 1도당 20% 미만의 저항 변화율을 보여 한계가 존재했다.
연구팀은 실리콘 표면을 기존에 알려진 갈바니 대체법을 사용하여 금 나노입자를 형성시켰다. 갈바니 대체법이란 전기적인 신호를 가하지 않고 시료를 특정 금속 이온 용액에 노출 시켜 시료 표면에 금속이 형성되게 하는 기법이다. 장 교수는 "금 나노입자의 역할에 따라 실리콘의 전기적·열적 특성이 크게 변화할 수 있음을 확인했다"며 "기존 센서보다 영하 263~243도의 극저온 구간에서 온도 변화에 따른 저항 변화율은 100%, 저온 민감도는 5000% 이상 향상되었다"고 설명했다.
장재원 교수는"이번 연구는 실리콘 물질의 전기적·열적 특성을 손쉬운 공정인 갈바니 대체법으로 금 나노입자를 도입하여 크게 향상시키면서 실리콘 물질의 전기적·열적 특성이 향상되는 메커니즘을 밝혔다"며 " 냉각소자, 열전소자 등 실리콘 기반 소자에 적용 가능할 것으로 기대된다"고 덧붙였다. 연구결과는 국제 학술지인 '에이씨에스 나노' 지난달 27일자에 게재됐다.
[원호섭 기자]