한미 연구진, 초박형 차세대 고해상도 이미지 센서 기술개발

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 한국과 미국 연구진이 기존 센서 대비 전력 효율이 높고 크기가 작은 고성능 이미지 센서를 구현할 차세대 고해상도 이미지 센서 기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 김상현 교수팀이 인하대, 미국 예일대와 초박형 광대역 광다이오드(PD)를 개발했다고 20일 밝혔다.

연구진은 도파 모드 공명(GMR) 구조를 도입해 400나노미터(nm)에서 1700 nm에 이르는 넓은 스펙트럼 범위에서 고효율의 광 흡수를 유지할 수 있음을 입증했다.

이 기술은 광다이오드의 기존 기술에서 나타나는 흡수층 두께와 양자 효율 간의 상충 관계를 획기적으로 개선한 것으로, 1마이크로미터(μm) 이하의 얇은 흡수층에서도 70% 이상의 높은 양자 효율을 달성했다. 기존 기술의 흡수층 두께를 약 70% 줄일 수 있다는 것이다.

흡수층이 얇아지면 화소 공정이 간단해져 높은 해상도 달성이 가능하고 캐리어 확산이 원활해져 광캐리어 획득에 유리하다. 원가 절감도 가능하다.

연구팀은 저전력 소자 및 초고해상도 이미징 기술에 대한 국제 경쟁력을 높여 디지털카메라, 보안 시스템, 의료 및 산업용 이미지 센서 응용 분야부터 자동차 자율 주행, 항공 및 위성 관측 등 미래형 초고해상도 이미지 센서의 실현 가능성을 크게 높였다.

김상현 교수는 "이번 연구를 통해 초박막 흡수층에서도 기존 기술보다 훨씬 높은 성능을 구현할 수 있음을 입증했다”며 "특히 세계 시장에서 소니(Sony)가 주도하고 있는 초고해상도 단파적외선 이미지 센서 기술에 대한 원천 기술을 확보해 향후 시장 진입 가능성을 열었다”고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 저명 학술지 ‘빛, 과학과 응용'에 지난 15일 게재됐다.

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