나노물질로 광다이오드 개발…"이미지 센서에 활용 가능"

↑ 하이브리드 광다이오드 이미지 센서 구현 모식도와 실제 얻어진 애니메이션 캐릭터 '뽀로로' 이미지

국내 연구진이 1차원(선)과 2차원(평면) 나노물질을 혼합한 새로운 광다이오드를 개발했다. 광다이오드는 디지털카메라나 스마트폰 카메라에 사용되는 이미지 센서 픽셀을 구성하는 필수 요소다.
15일 한국과학기술연구원(KIST)은 광전소재연구단의 박민철·황도경 박사팀이 임성일 연세대 물리학과 교수팀과 함께 선 구조의 나노물질과 평면 구조의 나노물질을 합친 '하이브리드 광다이오드 반도체'를 개발했다고 밝혔다. 1·2차원의 나노물질을 활용한 '저차원 나노 반도체'다.
연구진은 이 반도체를 이용해 자외선부터 근적외선까지 빛을 감지하고, 빛을 전기 신호로 바꿔주는 이미지 센서를 구현했다. 카메라에서 사용되는 광다이오드는 빛에서 변환된 전기 신호를 처리해 최종적으로 우리가 촬영하는 사진이나 동영상을 디스플레이를 통해 볼 수 있게 해준다.
반도체 소재로는 2차원의'텅스텐 디셀레나이드(WSe2) 나노시트'와 1차원의 '산화아연 나노선'을 사용했다. 텅스텐 디셀레나이드 나노시트는 빛을 잘 감지하고, 산화아연 나노선은 전자 이동도가 높은 게 특징이다.
연구진은 "새로 개발한 광바이오드 소자를 이미지 센서 픽셀로 사용해 '뽀로로' 캐릭터의 이미지를 구현하는 데 성공했다"며 "나노 반도체를 기반으로 하는 차세대 이미지 센서 소자 상용화에 기여할 것"이라고 밝혔다. 뽀로로 캐릭터 사용은 ㈜아이코닉스의 사전승인과 협조를 받았다.
이번 연구는 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'(Advanced Functional Materials) 3일자에 실렸다.
[김윤진 기자]