'구리 산화물 기반 동질접합 광검출기' 개발

[정보통신신문=박남수기자]

대구경북과학기술원(DGIST) 전기전자컴퓨터공학과 권혁준 교수는(미국 Lawrence Livermore National Laboratory의 Jake Yoo 박사, UNIST 서준기 교수팀과 함께) 디지털 레이저 산화 공정을 통해 한번에 내 마음대로 반도체 물질을 형성 할 수 있는 ‘구리 산화물 기반의 동질접합 광검출기’를 개발했다.

단순한 공정과 값싼 재료로 제작할 수 있어 일회용 진단 키트 등 다양한 분야에서의 활용이 기대된다.

최근 스마트워치와 같은 웨어러블 기기를 이용해 혈당을 측정하는 등의 헬스케어의 수요가 증가하고 있다. 따라서 이같은 기술에 사용되는 광신호를 감지할 수 있는 광검출기의 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 기존에 제안된 광검출기의 제작 방식은 구조가 복잡해서 제작하기 어렵고, 공정 단계가 많아 공정시간이 오래 소요될 뿐만 아니라 열에 약한 유연기판에 적용하기 어렵다는 문제점이 있었다.

이를 해결하고자 권 교수팀은 단 한번의 디지털 레이저 산화 공정을 이용하여 원하는 형태로 제작이 가능한 유연 광검출기를 제작 했다. 나아가 자유자재로 디자인할 수 있다는 디지털 레이저 산화 공정의 장점을 살려 다양한 채널 크기의 광검출기를 제작하여 광응답 특성을 함께 규명했다. 그 결과, 유연한 구리 기반의 동질접합 광검출기 제작에 성공했다.

권교수팀은 광검출기의 공정시간을 수 십초 이내로 단축하였으며 최대 10,000번 이상을 구부려도 광검출기의 성능을 유지할 수 있는 안정적인 구조를 구현했다. 본 연구에서 개발한 광검출기는 값싼 구리를 사용하고 공정시간이 매우 짧기 때문에 일회용 건강 진단 키트 등에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

권혁준 교수는 “이번 연구는 디지털 레이저 산화 공정을 통해 손쉽게 안정적인 유연 광검출기 제작이 가능하다는 것을 보여주었을 뿐만 아니라, 채널 디자인에 따른 명확한 광응답 메커니즘을 규명한 연구”라며 “향후 단순한 공정을 통해 건강진단키트, 환경모니터링 등을 위한 다양한 분야에 맞는 센서 제작에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.”고 말했다.

한편, 이번 연구는 김준일 석박사통합과정생이 제1저자로, 권혁준 교수가 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 재료분야 저명 학술지인 ‘ACS applied materials and interfaces’에 지난 1월 26일 온라인 게재됐다. 또한, 본 연구는 삼성전자, 과학기술정보통신부의 지원을 받아 수행됐다.