DGIST 연구팀 박막형 고성능 광다이오드 개발

 DGIST는 에너지공학전공 정대성 교수 연구팀이 기존 실리콘 광다이오드 두께를 6분의 1로 줄인 고성능 광다이오드를 개발했다고 22일 밝혔다.

 정 교수 연구팀은 정방형 페로브스카이트 나노입자를 활용해 광다이오드 안정성과 성능을 증가시킬 수 있는 기술을 개발했다.
 현재 산업계에서 사용하는 실리콘 광다이오드는 두께가 3㎛를 넘어 해상도 향상에 한계가 있다.

 페로브스카이트는 이를 대체할 주요 소재 중 하나로 빛을 잘 흡수하지만, 안정성이 낮아 실용화가 어려웠다.
 연구팀은 페로브스카이트 가운데 세슘납아이오다이드(CsPbI3) 페로브스카이트가 정방형 나노입자 상태에서 안정성을 유지하는 점에 주목했다.

 광다이오드 양 전극 사이에 정방형 세슘납아이오다이드 페로브스카이트 나노입자와 황화합물을 도입해 납(Pb2+) 양이온과 황(S2-) 음이온 간 산-염기 반응으로 안정성을 높였다.

 최적화한 0.5㎛ 두께 박막형 광다이오드는 실리콘 광다이오드와 유사한 1.8×1012 존스 감광도를 보이고 상대습도 80% 이상 열악한 조건에서도 10시간 이상 안정적으로 구동했다.

 연구팀은 광다이오드뿐 아니라 페로브스카이트를 사용하는 발광다이오드, 태양전지 등 다양한 광학기기 안정성을 향상할 방법도 제시했다.

 세슘납아이오다이드 페로브스카이트 나노입자는 저온에서도 공정이 가능해 다양한 유비쿼터스 분야에 활용 가능할 것으로 연구팀은 기대했다.

 정 교수는 "이번 연구로 개발한 소형, 고성능 광다이오드는 높은 집적도와 해상도를 요구하는 자율주행 자동차, 군사, 우주탐사 분야에 활용할 수 있을 것이다"며 "페로브스카이트 광다이오드를 이용한 저가 고효율, 고안정성 이미지센서를 개발해 4차 산업혁명을 주도하겠다"고 말했다.

 연구 결과는 광학 분야 국제 학술지 '레이저 & 포토닉스 리뷰' 11월 6일 자 표지 논문으로 실렸다. 한국연구재단 거대과학연구개발사업 및 이공분야기초연구사업 지원을 받았다.      연합뉴스

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