광운대 이지훈 교수 연구팀, 페로브스카이트 양자점 이용 근자외선(NUV) 포토센서 효율 및 반응속도 혁신적으로 향상

광운대 이지훈 교수 연구팀, 페로브스카이트 양자점 이용 근자외선(NUV) 포토센서 효율 및 반응속도 혁신적으로 향상

광운대학교 전자공학과 이지훈 교수 연구팀은 우한공과대학 이명옥 교수팀(Wuhan university of technology, Wuhan, China, 광운대 전자공학과 박사 출신)과 국제 공동연구를 통해 효율과 반응성이 혁신적으로 향상된 페로브스카이트 기반의 근자외선(NUV) 포토센서 소자 구현에 성공했다.

새롭게 제안된 근자외선(NUV) 포토센서는 페로브스카이트 양자점 나노-하이브리드 구조를 활성층으로 사용하여 전자-정공 생성률을 혁신적으로 향상 시키는 구조이다. 나노-하이브리드 구조는 페로브스카이트 양자점을 이용하여 다중 광자 활용을 구현했다.

근자외선(NUV) 포토센서는 환경 및 생물학적 모니터링, 광전자, 산업 자동화, 화염 감지, 군사, 통신 및 우주 탐사 등 광범위한 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 예를 들어 근자외선(NUV) 포토센서가 적용된 UV 통신 시스템은 가시광선의 간섭이 적고 기상 조건 및 산란에 둔감하기 때문에 이를 응용한 무인 접지센서 네트워크 시스템에 효율적으로 쓰일 수 있다. 특히 무인 화염감지 시스템에 적용할 경우, 적외선 센서와 더불어 초기 화염 감지 등에 아주 유용하게 활용될 수 있다.

이번 연구에서 국제 공동 연구팀은 입사광 제한에 의한 무기 페로브스카이트 CsPbBr3 양자점 (QD)의 포토센서 성능 한계를 돌파하는 새로운 근자외선 포토센서 디바이스 구조를 제안하였다. 또한 메타표면 플라즈몬 나노입자가 장식된 양극산화알루미늄 (AAO) 하이브리드 나노구조에 페로브스카이트 액티브 양자점 레이어를 적용하여 근자외선 (NUV) 포토센서의 효율성 및 반응성을 향상시켰다. 

이번 연구는 광운대 전자공학과 이지훈 교수팀과 우한공과대학 이명옥 교수팀의 국제 공동연구로 이루어졌으며 순다 쿤와(Sundar Kunwar)박사 과정 학생이 디바이스 측정 및 나노물질 생성에 공동연구원으로 참여했다. 

한편, 이번 연구는 한국연구재단과 교육부가 추진하는 중점연구소 및 중견연구자 지원사업으로 수행되었으며 연구 결과는 “Enhanced Spatial Light Confinement of All Inorganic Perovskite Photodetectors Based on Hybrid Plasmonic Nanostructures”의 제목으로 과학전문지 Small(IF: 11.459) 2020년 11월자 온라인 판에 출판되었다.