김현재 연세대 교수팀, 적·녹 가시광선 감지 가능한 광센서 개발

김현재 연세대 교수(오른쪽부터), 강병하 박사, 안종빈 석박통합과정생. 〈사진 김현재 교수 연구팀〉

김현재 연세대 전기전자공학과 교수 연구팀이 폭넓은 파장의 가시광선을 감지하는 산화물 반도체 기반 광센서 기술을 개발했다.

산화물 반도체 기반 광센서는 누설전류가 낮아 전력 효율성이 좋고 기존 디스플레이 백플레인에 사용되는 재료를 활용할 수 있어 성장 잠재력이 높다. 그러나 감지할 수 있는 파장이 한정적이고 광전도 현상이 지속 발생해 장치 성능이 저하되는 단점이 있었다.

연구팀은 전기수력학(EHD) 잉크젯 프린팅 기술을 활용, 삼산화 텅스텐(WO3)을 입힌 광촉매층을 구현했다. 이를 통해 인듐·갈륨·아연·옥사이드(IGZO) 기반 광센서 반응 속도와 정확도를 크게 높였다.

그 결과 가시광선 흡수 범위가 넓어져 기존 IGZO 광센서에서 감지할 수 없던 빨간색(635㎚) 및 초록색(532㎚) 가시광선도 감지할 수 있게 됐다. 기존 센서에서는 제한적이던 감지 파장을 넓혀 활용도를 크게 높인 것이 특징이다.

김 교수는 “센서들을 패널 내에 내장하면 환경 모니터링, 의료 진단 등 용도로 활용할 수 있는 반응형 인터렉티브 디스플레이를 구현할 수 있다”면서 “기존 기술의 한계를 극복하고, 저비용·고효율의 센서 기술 발전뿐만 아니라 대량 맞춤화의 가능성을 열어주는 중요한 돌파구”라고 말했다.

이 연구는 미국 재료과학 분야 최고 권위 학술지인 어드밴스드 펑셔널 머트리얼즈에 게재됐다.

김영호 기자 lloydmind@etnews.com