▷ 기사 제목: KAIST, 전력 없이 작동하는 광센서 개발…"민감도 20배"
▷ 기사 출처: 사이언스타임즈
▷ 기사 링크: https://www.sciencetimes.co.kr/nscvrg/view/menu/250?searchCategory=222&nscvrgSn=260738
▷ 내용 정리: 외부에서 전원을 공급하지 않아도 빛을 받으면 스스로 전기 신호를 만들어 작동하는 무전력 광센서를 개발했다.
이 새로운 광센서는 외부 전원이 필요한 기존의 센서들과 비교했을 때 응답도가 20배나 높아, 현재까지 개발된 동급 기술 가운데 세계 최고 수준의 성능을 자랑한다.
연구팀은 반도체에 불순물을 주입하는 기존의 번거로운 도핑 공정 대신, '반데르발스 전극'과 '부분 게이트'라는 독창적인 구조를 도입하여 고성능 PN 접합을 구현했다. 반데르발스 전극은 분자 사이의 인력을 활용해 반도체와 부드럽게 결합함으로써 2차원 반도체의 손상을 방지하는 동시에 전기 신호에 민감하게 반응하도록 돕는다. 또한 부분 게이트 구조는 반도체의 특정 영역에만 전기 신호를 걸어 한쪽은 P형, 다른 쪽은 N형처럼 제어하는 방식으로, 도핑 없이도 고성능 PN 접합 구조를 완벽히 만들어낼 수 있게 함
결과적으로 이번 연구는 도핑 공정 없이도 정밀한 PN 접합을 성공적으로 구현해냈을 뿐만 아니라, 외부 전력 소모를 완전히 없애면서도 기존 기술을 뛰어넘는 압도적인 센서 성능을 확보했다는 점에서 상용화 가치가 매우 높은 성과로 평가받고 있다.
▷ 인상깊은 내용 및 활용 방안: 일반적으로 전력을 줄이면 센서의 민감도나 성능이 떨어지기 마련인데 이번 기술은 외부 전원을 전혀 쓰지 않으면서도 오히려 기존 전원 공급형 센서보다 응답도를 20배나 끌어올렸다는 점이 매우 혁신적인 것 같다.
외부 전원이 필요 없고 성능이 압도적인 만큼, 배터리 교체가 어렵거나 초소형, 경량화가 필요한 다양한 첨단 분야에 활용될 수 있다.
2차원 반도체의 손상을 최소화하는 공정 기술이 확인된 만큼, 향후 차세대 초고집적 반도체 소자나 유연한 디스플레이를 제조하는 공정 원천 기술로도 확장될 수 있다.
상시 작동하는 초소형 IoT 및 웨어러블 기기
배터리 무게와 부피를 줄여야 하는 스마트 워치, 신체 부착형 패치, 헬스케어 모니터링 기기에 적용할 수 있습니다. 빛만 있으면 스스로 작동하므로 배터리 방전 걱정 없이 상시 구동이 가능할 수 있다.
▼관련 사진▼
