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왕동환 중앙대 교수, 차세대 포토다이오드 구현 성공
왕동환 중앙대 교수, 차세대 포토다이오드 구현 성공
  • 김현수
  • 승인 2020.09.21 11:33
  • 댓글 0
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중앙대 융합공학부 장웅식 박사과정 재학생(제1저자)과 왕동환 교수.

중앙대는 왕동환 교수(융합공학부)와 장웅식 박사과정 재학생(제1저자) 연구팀이 비플러렌계 전자 수용체 기반의 차세대 광센서용 포토다이오드 구현에 성공했다고 밝혔다.

비플러렌계 전자 수용체는 빛 흡수 능력이 뛰어나 흡광 영역이 넓으며, 구조 및 합성 방법을 다양하게 조절해 최적 소재 개발이 가능함에 따라 유기태양전지 분야에 널리 활용되고 있다. 하지만 플러런계에 비해 노이즈 신호 제어 문제 등 낮은 성능으로 유기반도체 기반 포토 디텍터 분야에는 적용이 어려웠다.

연구팀은 나노소재 및 소자의 최적 구조 디자인으로 광신호에 의해 형성된 전하를 효과적으로 분리하고, 역방향 전하 흐름을 억제할 전자 수용체 물질(eh-IDTBR)을 도입함으로써 박막형 유기반도체 광센서의 성능을 향상시켰다. 비플러렌계 전자 수용체는 플러렌계와 대비해 암전류를 수십 배 억제할 수 있으며, 높은 흡광 능력으로 반응 신호를 향상시킨다. 

또한 빠른 응답속도와 넓은 응답대역 등 기존과 차별화된 우수한 성능을 보인다. 외부 스트레스(열/전기)에 대한 구동 안정성 또한 확인했다.

왕 교수는 “이번 연구는 차세대 이미지 센서 기술을 제시하는 계기가 될 것”이라며 “스마트폰, 산업용 카메라의 화질 개선, 자율주행차 카메라의 정확도 및 반응속도 향상 등 다방면에서 폭넓게 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.

중앙대 연구팀이 부산대학교 전일 교수팀과 공동으로 발표한 이번 논문 ‘비플러렌계 전자 수용체 기반 유기 광전자소자의 노이즈 제어, 반응 신속성, 안정적 구동 구현(Superior Noise Suppression, Response time, and Device Stability of Non-Fullerene System over Fullerene Counterpart in Organic Photodiode)’은 재료 분야 저명 학술지 <Advanced Functional Materials>에 지난달 11일 온라인 게재됐으며 최신호의 Front 표지 논문으로 선정됐다.
 


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