중앙대 연구팀, `차세대 광센서용 포토다이오드` 개발

[이데일리 신중섭 기자] 중앙대는 왕동환 융합공학부 교수와 장웅식 박사과정 재학생(제 1저자) 연구팀이 `비플러렌계 전자 수용체 기반의 차세대 광센서용 포토다이오드`를 개발했다고 18일 밝혔다.

비플러렌계 전자 수용체 기반 포토다이오드 소자(사진=중앙대)

비플러렌계 전자 수용체는 빛 흡수 능력이 뛰어나 흡광 영역이 넓고 구조·합성 방법을 다양하게 조절해 최적 소재 개발이 가능해 유기태양전지 분야에 널리 활용되고 있다. 하지만 플러런계에 비해 노이즈 신호 제어 문제 등 낮은 성능으로 유기반도체 기반 포토디텍터 분야에는 적용이 어려웠다.

연구팀은 나노소재·소자의 최적 구조 디자인을 통해 광신호에 의해 형성된 전하를 효과적으로 분리하고 역방향 전하 흐름을 억제할 전자 수용체 물질(eh-IDTBR)을 도입함으로써 박막형 유기반도체 광센서의 성능을 향상시켰다. 비플러렌계 전자 수용체는 플러렌계와 대비해 암전류를 수십배 억제할 수 있고 높은 흡광 능력으로 반응 신호를 향상시킨다. 빠른 응답속도와 넓은 응답대역 등 기존과 차별화된 우수한 성능을 보이며 외부 스트레스(열·전기)에 대한 구동 안정성 또한 확인했다.

왕 교수는 “이번 연구는 차세대 이미지 센서 기술을 제시하는 계기가 될 것”이라며 “스마트폰·산업용 카메라의 화질 개선, 자율주행차 카메라의 정확도및 반응속도 향상 등 다방면에서 폭넓게 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.

중앙대 연구팀이 전일 부산대 교수팀과 공동으로 발표한 이번 논문 `비플러렌계 전자 수용체 기반 유기 광전자소자의 노이즈 제어, 반응 신속성, 안정적 구동 구현`은 재료 분야 저명 학술지 `Advanced Functional Materials` 의 8월 11일 온라인 게재됐으며 최신호의 프론트 표지 논문으로 선정됐다.