고려대학교(총장 김동원) 화학과 정광섭 교수와 화공생명공학과 백세웅 교수 공동 연구팀이 기존 고감도 광검출기의 한계를 넘어 확장된 단적외선 영역에서 빠른 반응을 하는 무독성 고감도 텔루륨화은 광검출기를 개발했다고 12일 밝혔다.

연구 결과는 국제적인 학술지 ‘Advanced Science’에 지난달 7일 온라인 게재됐다.

확장된 단적외선 광검출기는 감시, 야간 투시, 화학분석 등 다양한 분야에 응용되어 쓰인다. 그러나 대부분 단적외선 영역에서 용액형 양자점 광검출기는 수은 및 납 칼코게나이드를 기반으로 사용한다. 이 소재는 적외선 흡수 조절이 가능하나 중금속이라 독성을 갖기에 사용이 제한적이다.

이에 공동 연구팀은 무독성의 텔루륨화은(Ag2Te) 용액형 양자점을 흡광 소재로 하여 2㎛ 대역 이상 감지하는 단적외선 광검출기를 개발했다.

텔루륨화은을 광 활성층으로 활용한 사례는 있으나 높은 암전류 누설과 느린 반응으로 한계가 있었다. 그러나 본 연구는 수직형 광 다이오드 구조를 채택하여 암전류 누설을 개선하고 빠른 반응 속도를 구현했다.

빠른 광 응답시간이 중요한 바이오 이미징, 자율주행 전용 센서, 적외선 이미징, 생체 인식 방역, 홍채 인식 보안, 공공 보안 안정 등 과학적, 군사적 및 산업적으로 활용될 수 있다는 것이 연구진의 설명이다.

정광섭 교수는 “확장된 단적외선 광검출기의 개발은 기존 독성을 갖는 광검출기와는 다르게 군사적 및 산업적으로 넓게 활용될 수 있으며, 본 연구의 결과로 빠른 광 응답 시간이 중요한 적외선 응용 분야에 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.

백세웅 교수는 “확장된 단적외선 광검출기의 기존 도전적인 독성 소재, 저온 구동의 한계점을 극복한 결과”라며 “기존 반도체 기반 단적외선 광검출기를 대체할 큰 가능성을 보여준다”고 설명했다.

이번 연구는 한국연구재단 나노·소재기술개발사업, 중견연구, 우수신진연구 지원을 받아 수행됐다.