“사물 재질까지 구분”…UNIST·서울대, 세계 최고 성능 ‘근적외선 광센서’ 개발 작성일 07-23 34 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">키랄 유기반도체 열처리 공정으로 단결정 수준 분자 정렬 구현<br>자율주행·바이오이미징·광통신 핵심 ‘원편광 검출’ 한계 극복<br>국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’ 게재</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="GOQIHCOchA"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="76203e847b36f3571e049d5884931fb2951ffc77f125024461c25f68ca154399" dmcf-pid="HIxCXhIkhj" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="키랄 유기반도체 기반 수직형 원편광 광검출기의 구조와 성능. 연구그림=UNIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/23/seouleconomy/20260723090950518twgb.png" data-org-width="1187" dmcf-mid="YzS9R2KpCc" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/23/seouleconomy/20260723090950518twgb.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 키랄 유기반도체 기반 수직형 원편광 광검출기의 구조와 성능. 연구그림=UNIST </figcaption> </figure> <p contents-hash="cd275fe8c596e9f7226ea073e6234c56abb782dc3cdba50034db3fd9a1353263" dmcf-pid="XCMhZlCECN" dmcf-ptype="general">국내 연구진이 사물의 형태뿐만 아니라 재질 차이까지 정밀하게 구별할 수 있는 세계 최고 수준의 근적외선 원편광 광검출기를 개발했다. 자율주행차 센서의 정밀도를 대폭 높이고, DNA·단백질 등 생체 분자를 정밀 관찰하는 바이오이미징 기술 발전에 전기가 마련될 것으로 기대된다.</p> <p contents-hash="b5cc58774ffc1741de5bff9e027955fad0fa8ae3ecc05383b0d5697e2560976e" dmcf-pid="ZhRl5ShDva" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST) 화학과 김봉수 교수와 서울대학교 오준학 교수 공동 연구팀은 키랄 유기반도체 박막 물질을 수직형 트랜지스터 구조에 적용해 고성능 근적외선 원편광 검출기를 개발했다고 밝혔다.</p> <p contents-hash="2edd4bda8c44a03b4a50a6904ff82f3fa1c2bf2d146f9861260c989b1d6c6459" dmcf-pid="5leS1vlwTg" dmcf-ptype="general">원편광 검출기는 빛이 왼쪽으로 회전하는 ‘좌원편광’인지 오른쪽으로 회전하는 ‘우원편광’인지를 구별해 전류 크기로 읽어내는 광센서다. 특히 대기와 생체 조직을 잘 통과하는 근적외선(NIR) 영역의 원편광을 잡기 위해서는 빛의 비대칭성을 구분하는 키랄(Chiral) 구조 소재가 필수적이다. 그러나 기존 키랄 유기반도체는 고유의 비틀린 분자 구조 탓에 촘촘하게 쌓이기 어려워 전기적 성능과 원편광 검출 정밀도가 떨어진다는 한계가 있었다.</p> <p contents-hash="7e5e4b6add58d29c181461fb4889bdfbafb1eee66803fcd71dffed26e72b4562" dmcf-pid="1SdvtTSrlo" dmcf-ptype="general">연구팀은 나선형 비대칭 분자 끝에 불소(F)를 결합한 키랄 유기반도체 박막을 제작한 뒤 열처리 공정을 적용해 이 문제를 해결했다. 분석 결과, 250℃ 고온 열처리를 거친 불소 치환 박막은 성기게 쌓인 ‘3차원 벌집형’ 구조에서 단결정에 맞먹는 ‘준2차원 평면형’으로 조밀하고 질서 있게 재배열됐다. 이 과정에서 원편광 흡수 선택성은 열처리 전 약 0.03에서 열처리 후 0.1로 3배 이상 뛰어올랐다. 연구팀은 열처리에 따라 박막 속 나선 배열 방향이 뒤집히며 검출하는 원편광의 회전 방향까지 제어할 수 있음을 함께 규명했다.</p> <p contents-hash="6afb3fe492a77e2da200e9f0696585f296acbc9b33fc9c0dc11f2897c4597d64" dmcf-pid="t7Oz6q71lL" dmcf-ptype="general">이어 연구팀은 정교하게 제어된 박막을 쇼트키 장벽 수직 유기 전계효과 트랜지스터(SB-VOFET)에 결합했다. 수직형 트랜지스터는 전류가 흐르는 통로가 박막 두께만큼 짧아 신호를 빠르게 모으고 고전류 밀도를 확보하기에 유리하다.</p> <p contents-hash="3bcb243c671578e2f36741f477cd2d11ba6dad3c691e821d51c61e58ce7ad7d0" dmcf-pid="FzIqPBztCn" dmcf-ptype="general">이렇게 구현된 광검출기는 850나노미터(㎚) 근적외선 영역에서 광전류 비대칭 지수(|gph|) 0.1을 기록했다. 미세한 빛을 잡음과 구별하는 비검출도는 4.9×10¹¹ 존스(Jones), 외부양자효율(EQE)은 최대 909%에 달했으며, 응답 속도 역시 600마이크로초(㎲) 이내를 나타냈다. 이는 현재까지 보고된 근적외선 원편광 검출기 가운데 세계 최고 수준의 성능이다.</p> <p contents-hash="0152563bfccd2bf91ddf0c6614962f3ca08bc2b297ae00c3400f1bc2290fc08f" dmcf-pid="3qCBQbqFTi" dmcf-ptype="general">공동연구팀은 “분자 말단의 원자 종류와 열처리 조건이 박막의 분자 배열과 원편광 선택성에 미치는 영향을 규명해 고성능 키랄 광전자소자 제작을 위한 후처리 기준을 제시했다”며 “자율주행용 근적외선 센서와 바이오이미징, 광통신, 암호화 보안 기술 등 정밀한 편광 정보가 필요한 차세대 산업에 폭넓게 활용될 것”이라고 설명했다.</p> <p contents-hash="67f176b0e9944358d88f2ff0964c00a19d2efbf05c23df2dc7db8bff4a79523d" dmcf-pid="0BhbxKB3WJ" dmcf-ptype="general">이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF)의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 온라인 공개됐다.</p> <p contents-hash="0f04b8e5b0e8db89803666d79b31723132dfc7b979795cbacf3aad68aed9a13f" dmcf-pid="pblKM9b0Td" dmcf-ptype="general">울산=장지승 기자 jjs@sedaily.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 서울경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 리벨리온, 국산 NPU로 SKT 500B AI 모델 구동 성공…“AI 인프라 효율성 입증” 07-23 다음 한화의 4연패 탈출을 이끈 '리드오프' 심우준 07-23 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
