한국 KAIST와 미국 예일대, 인하대 연구진이 기존보다 전력 효율이 높고 크기가 작은 차세대 고해상도 이미지 센서 기술을 개발했다. 이번 기술은 소니가 주도하고 있는 초고해상도 단파적외선(SWIR) 이미지 센서 시장에 도전할 수 있는 원천기술로 평가된다.

연구진이 개발한 **초박형 광대역 광다이오드(PD)**는 기존 기술의 흡수층 두께와 양자 효율 간의 상충 문제를 극복하며, 1㎛ 이하의 얇은 흡수층에서도 70% 이상의 높은 양자 효율을 달성했다. 이는 기존 기술 대비 흡수층 두께를 약 70% 줄인 성과로, 고해상도와 원가 절감이라는 두 가지 장점을 동시에 확보했다.

연구진은 도파 모드 공명(GMR) 구조를 활용해 400~1700㎚ 범위의 넓은 스펙트럼에서 고효율의 광 흡수를 유지했다. 이 파장 대역은 가시광선부터 단파 적외선(SWIR)까지 포함하며, 다양한 산업 분야에서 응용 가능성을 넓혔다. 특히 SWIR 영역에서의 성능 향상은 차세대 초고해상도 이미지 센서 개발의 핵심 기술로 주목받고 있다.

이번 기술은 디지털카메라, 보안 시스템, 의료·산업용 이미지 센서, 자율주행차, 항공·위성 관측 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 크다. 특히 CMOS 기반 신호 판독 회로와 하이브리드 및 3D 집적 기술을 통해 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

KAIST 김상현 교수는 “이번 연구는 초박막 흡수층에서도 높은 성능을 구현하는 기술력을 입증했으며, SWIR 이미지 센서 기술의 원천기술을 확보해 시장 진입 가능성을 열었다”고 말했다.

박은지기자/2024.11.20

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사진출처-나무위키