세계 최고 수준 광응답성 갖는 고성능 광검출기 구현

 2016-05-26

n-형 도핑기술 및 전하산란 억제기술을 2차원 나노반도체 기반 광검출기에 적용ⓒ News1

국내 연구진이 세계 최고 수준 광응답성을 갖는 고성능 광검출기를 구현했다.

한국연구재단은 성균관대 박진홍 교수 연구팀이 차세대 반도체 소재로 관심을 모으고 있는 2차원 나노반도체의 도핑기술과 이종 물질간 적층기술을 활용해 이같은 개발에 성공했다고 26일 밝혔다.

이 광검출기는 1.27×106A암페어/와트 수준의 광응답성을 구현한다.

도핑은 전자나 정공의 농도를 조절해 반도체의 특성을 바꾸는 과정이다.

연구팀은 p-형 동작특성을 갖는 2차원 나노반도체 물질인 이셀레늄화텅스텐(WSe2) 표면에 트리페닐포스핀(PPh3)을 얇게 코팅하는 방식으로 전자를 공급하는 n-형 도핑기술을 적용해 반전된 n-형 광검출기를 구현하는 데 성공했다.  

동작특성이 반전된 광검출기의 광응답성 분석은 이번이 처음이다.

연구팀은 기존 p-형 이셀레늄화텅스텐(WSe2) 광검출기보다 한 단계 높은 광응답성을 확인했다고 밝혔다.

또 2차원 절연물질인 육방정 질화붕소(h-BN)에 2차원 나노반도체를 쌓은 수직 적층 구조를 활용해 이종 물질 사이에서 굉장히 낮은 결함밀도를 갖는 고품질 계면을 만듦으로서 광응답성을 획기적으로 향상시켰다.

기존 이황화몰리브덴(MoS2) 기반 광검출기 소자에서 보고된 것과 비교하면 광응답성이 약 25배 증가했으며, 매우 약한 세기의 빛도 검출할 수 있게 됐다고 연구팀은 설명했다.

박 교수는 “2차원 나노반도체의 뛰어난 광응답 특성을 한 단계 향상시킴으로써 차세대 광전소자 개발 및 광계측/센서 산업 발전에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 나노소자?재료공학 분야 국제 학술지 어드밴스드 머테리얼즈(Advanced Materials) 지난달 23일자에 게재됐다.

http://news1.kr/articles/?2673540

"빛에 응답하라" 광응답성 높은 광검출기 개발

성균관대 박진홍 교수팀 개발 광검출기 반도체, 실리콘의 100만배 효율

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 차세대 반도체로 주목받는 2차원 나노반도체의 빛 반응률을 획기적으로 높일 수 있는 기술이 개발됐다.

한국연구재단은 성균관대 박진홍 교수 연구팀이 2차원 나노반도체의 불순물을 조절하는 도핑 기술과 이종 물질 간 쌓는 기술을 활용해 높은 효율의 광검출기를 구현하는데 성공했다고 26일 밝혔다.

박진홍 교수

2차원 나노반도체는 일반적으로 전자가 많은 n형이나 정공(구멍)이 많은 p형 중 한가지 특성만을 갖기 때문에 이를 광검출기나 트랜지스터에 응용하려면, 불순물을 첨가해 특성을 바꾸는 '도핑' 기술이 관건이다.

연구팀은 p형 이셀레늄화텅스텐(WSe2) 2차원 나노반도체 표면에 트리페닐포스핀을 얇게 코팅하는 방법으로 특성을 반전시켜 n형 반도체 광검출기를 구현하는데 성공했다.

동작 특성을 반전시킨 광검출기 기술을 개발한 것은 이번이 처음이다.

이와 함께 절연체에 이 2차원 나노반도체를 수직으로 쌓아올림으로써 산란되는 전하의 양을 줄이고, 이종 물질 사이에서도 결함이 적은 고품질 나노반도체를 만드는데 성공했다.

연구팀이 개발한 광검출기는 도핑·적층 기술이 적용되지 않은 기존 p형 이셀레늄화텅스텐 광검출기에 비해 광응답성이 5배 높은 것으로 나타났다.

널리 사용되는 반도체 소재인 실리콘 기반 광검출기와 비교하면 광응답성이 100만배 이상 높다고 연구팀은 설명했다.

박진홍 교수는 "2차원 나노반도체의 뛰어난 광응답성을 한단계 높임으로써 차세대 광전소자 개발과 광센서 산업에 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구는 미래창조과학부 기초연구사업의 지원을 받았다. 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'(Advanced Materials) 지난 4월 23일자에 실렸다.

http://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2016/05/26/0200000000AKR20160526062700063.HTML