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[IT뉴스]첨단기기 '눈' 역할 적외선 센서용 고품질 반도체 개발

온카뱅크관리자

2024-05-30 13:56:11

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="1NwGF4aVtF">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="tgEW1Vo9Yt" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이상준 책임연구원이 단파장 적외선 센서용 반도체의 광 흡수층과 기판 사이에서 완충 작용을 하는 '메타모픽' 구조의 성장 과정을 관찰하고 있다. KRISS 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/30/dongascience/20240530135617251uevj.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="ZuRAmZ9Ht0" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/30/dongascience/20240530135617251uevj.jpg" width="658"></p>
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            이상준 책임연구원이 단파장 적외선 센서용 반도체의 광 흡수층과 기판 사이에서 완충 작용을 하는 '메타모픽' 구조의 성장 과정을 관찰하고 있다. KRISS 제공
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          <p dmcf-pid="FaDYtfg2G1" dmcf-ptype="general">단파장 적외선(SWIR) 센서는 어두운 환경에서도 선명한 시각 정보를 얻을 수 있고 연기나 안개를 잘 투과해 자율주행 차량이나 스마트팜 카메라 등 첨단산업 분야의 '눈'으로 쓰인다. 국내 연구팀이 SWIR 센서에 쓰이는 고품질 반도체 소재 개발에 성공했다.</p>
          <p dmcf-pid="3NwGF4aVZ5" dmcf-ptype="general"> 한국표준과학연구원(KRISS)은 이상준 전략기술연구소 반도체디스플레이측정그룹 책임연구원이 이끈 연구팀이 초고감도 SWIR 센서에 쓰이는 고감도·고효율 화합물 반도체 소재 개발에 성공하고 연구결과를 지난 2월 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'에 공개했다고 30일 밝혔다.</p>
          <p dmcf-pid="0EI1uxkPZZ" dmcf-ptype="general"> 적외선 센서에서 빛을 감지하고 전기 신호로 변환하는 역할은 반도체 소재가 담당한다. SWIR 센서에는 두 종류 이상의 원소를 결합한 화합물 반도체가 쓰인다. 실리콘(Si) 원소만 사용한 반도체에 비해 전자 이동성이 높아 미량의 빛도 민감하게 감지하고 전력 효율도 뛰어나다.</p>
          <p dmcf-pid="pDCt7MEQ5X" dmcf-ptype="general"> SWIR에 가장 흔히 쓰이는 소재는 인듐-포스파이드(InP) 기판 위에 인듐-갈륨-아세나이드(InGaAs)를 광 흡수층으로 증착시킨 소재다. 기판과 광 흡수층을 이루는 원소들의 격자 구조가 달라 생기는 오류인 '격자 불일치' 현상과 물성의 한계로 일정 성능 이상의 센서를 제작하는 데 어려움이 있다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="UVxcs52XYH" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="연구팀이 개발한 단파장 적외선(SWIR) 센서용 인듐-아세닉-포스파이드(InAsP) 반도체 소재. 광 흡수층과 기판 사이에 완충 장치를 추가했다. KRISS 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/30/dongascience/20240530135618521dezy.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="5UGqfghLH3" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/30/dongascience/20240530135618521dezy.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            연구팀이 개발한 단파장 적외선(SWIR) 센서용 인듐-아세닉-포스파이드(InAsP) 반도체 소재. 광 흡수층과 기판 사이에 완충 장치를 추가했다. KRISS 제공
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          <p dmcf-pid="ufMkO1VZZG" dmcf-ptype="general">연구팀은 InP 기판 위에 InGaAs 대신 인듐-아세닉-포스파이드(InAsP)를 광 흡수층으로 증착시켰다. 격자 불일치를 완화하기 위해 두 박막 사이에 비소(As)와 인(P) 원자의 비율을 조절해 단계적으로 쌓은 메타모픽(Meta-Morphic) 구조를 삽입했다. 물성과 격자 크기가 다른 두 박막이 직접 충돌하지 않도록 완충 장치를 추가한 것이다.</p>
          <p dmcf-pid="74REItf5ZY" dmcf-ptype="general"> 연구팀이 개발한 새로운 화합물 반도체는 전자의 이동성이 우수해 품질이 높으면서도 상온에서 광신호 대비 잡음이 적어 기존 소재보다 신뢰도가 높았다. 성능 저하 없이 검출 가능한 빛의 파장 대역도 넓어졌다.</p>
          <p dmcf-pid="zX08ewHEGW" dmcf-ptype="general"> 이상준 책임연구원은 "화합물 반도체 소재는 국가 전략물자로 수입이 쉽지 않아 독자적인 기술 확보가 필요하다"며 "이번에 개발한 소재는 즉시 상용화가 가능한 수준으로 전투기용 레이더, 의약품 결함 검사, 폐플라스틱 재활용 공정 등 미래산업 분야에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다"고 밝혔다.</p>
          <p dmcf-pid="qZp6drXD1y" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p>
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        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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