포스텍, 간편한 접합기술로 박막형 유기포토다이오드 구현

포스텍(총장 김무환)은 정대성 화학공학과 교수, 강민균 박사 연구팀이 화학적 도핑을 통한 유기 포토다이오드(OPD)의 정확하고 간편한 접합 공학 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

포토다이오드는 반도체 PN 접합부에 광 검출 기능을 추가한 것으로, 빛이 다이오드에 닿으면 전자와 양의 전하 정공이 생겨 전류가 흐르고 전압은 빛이 세질수록 커진다.

정대성 포스텍 화학공학과 교수
정대성 포스텍 화학공학과 교수

연구팀은 활성층의 전체 두께가 아닌 공핍 영역 너비(폭)만 제어해 색 선택성을 갖는 박막형 OPD를 구현했다. 전자 당김 특성이 강한 유기 소재를 반도체에 도핑시킴으로써 광 전하가 분리될 수 있는 영역을 정교하게 변경할 수 있도록 했다.

OPD는 얇고 색 대응 파장대의 조절이 가능해 실리콘 포토다이오드를 대체하고 있다. 하지만 OPD의 두께를 얇게 유지하면서도 색 대응 파장대를 동시에 조절 가능하다는 것을 확인한 사례는 없었다. 이 연구는 포토다이오드 색 대응 파장대를 자유자재로 조절할 수 있음을 확인한 최초 사례다. 박막형 컬러필터 프리 광센서를 구현했다는 점에서 의미가 크다.

정대성 교수는 “화학적 도핑을 이용해 특정 파장에만 반응하는 포토다이오드를 개발함으로써 불필요한 파장에 의한 신호생성을 원천적으로 막는 광센서를 구현했다”며 “기존 좁은 대역에서 빛 감지 전략과 달리 자유롭게 빛 파장대를 조절할 수 있는 것이 차별점”이라고 설명했다.

삼성미래기술육성사업 과제로 진행한 이번 연구성과는 최근 영국왕립화학회(RSC)가 발행하는 재료 분야 국제 학술지 '머티리얼스 호라이즌스'에 게재됐다

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com