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성균관대 김선국 교수 연구팀, 저조도 환경에서도 더 선명하고 빠른 촬영을 위한 이미지 센서 개발
성균관대 김선국 교수 연구팀, 저조도 환경에서도 더 선명하고 빠른 촬영을 위한 이미지 센서 개발
  • 배지우
  • 승인 2023.03.30 09:49
  • 댓글 3
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초고감도, 초고속, 광대역(가시광선-적외선) 검출용 이미지 센서 개발

밝은 낮이나 어두운 밤 등 빛의 환경에 상관없이 선명하고 빠른 카메라를 위한 새로운 유형의 이미지 센서가 개발되었다. 실리콘 기반 센서를 사용하는 기존 카메라와 달리 이 새로운 센서는 원자 몇 개 두께에 불과한 이황화몰리브덴(MoS2)이라는 이차원 소재로 만들어졌다. 이 재료는 매우 얇아서 쉽게 나노구조로 패턴화될 수 있고, 특별히 설계된 나노 다공성 구조는 매우 약한 빛 신호뿐만 아니라, 가시광선과 적외선까지 포착할 수 있어 낮과 밤에 상관없이 이미지 품질을 향상시킬 수 있는 혁신적인 기술로 떠올랐다.

나노 다공성 MoS2 능동 픽셀 이미지 센서 모식도 및 실제 디바이스 사진
나노 다공성 MoS2 능동 픽셀 이미지 센서 모식도 및 실제 디바이스 사진

성균관대학교(총장 유지범) 신소재공학부 김선국 교수 연구팀은 최근 고감도, 광대역, 초고속 동작 특성을 가진 나노 다공성 MoS2 능동 픽셀 이미지 센서를 개발했다고 30일 밝혔다. 이 연구결과는 2023년 3월 세계적으로 권위 있는 저널 Advanced Materials에 게재되었으며 저널의 표지논문으로 선정되었다.

원자층 두께의 MoS2는 전기적, 광학적으로 우수한 특성 덕분에 차세대 광센서로의 가능성을 보였지만, 합성 기술의 더딘 발전과 합성 재료의 낮은 광반응성으로 인한 한계로 상용화에 어려움을 겪어왔다. 이러한 과제를 극복하기 위해 연구진은 물리적 기상증착방법에 화학적 기상증착법을 더한 2단계 성장법을 적용하여 4인치 크기의 균일한 MoS2 필름을 제조하였다. 뿐만 아니라 블록공중합체 리소그래피 공정을 MoS2 상에 적용하여 독특한 나노 다공성 구조를 형성함으로써 재료의 광반응성을 500배 이상 향상시키고 가시광선-적외선에 이르는 광대역 빛의 검출을 가능하게 했다. 이를 통해 저조도 환경에서도 더 선명한 이미지를 촬영할 수 있었다. 나아가 나노 다공성 MoS2의 밴드 구조 시뮬레이션을 통해 향상된 검출 특성의 원인을 조사했다.

이러한 새로운 나노 다공성 MoS2 광센서는 기존 카메라보다 더 빛에 민감할 뿐만 아니라 더 나은 화질과 빠른 성능을 제공할 수 있다. 또한 연구진은 MoS2 광센서를 고성능 IGZO 산화물 반도체 기반 스위칭/구동 트랜지스터와 통합하여 빠른 이미지 캡처 및 처리가 가능한 이미지 센서 픽셀을 제작하였다. 이차원 재료 기반의 이미지 센서 픽셀의 구동 특성은 본 연구를 통해 최초로 보고되었으며, 픽셀의 구동 속도가 50ms 이하로 측정되어, 실험실 장비가 가진 한계를 고려한다면 초당 약 20~30프레임 이상의 속도로 이미지를 캡처할 수 있을 것으로 예상되었다. 이는 일반적으로 초당 약 30프레임으로 이미지를 캡처하는 현재의 카메라 기술과 비슷한 수준이다.

김선국 교수는 이와 관련하여 “이번 연구는 이차원 재료 기반 이미지센서 집적회로의 상용화를 향한 주요한 발전을 이루어냈다. 이 기술은 추후 렌즈리스 카메라, 자율주행 자동차용 카메라, 의료용 이미지센서 등을 포함한 다양한 응용 분야로 확장할 수 있을 것.”이라고 설명했다.

본 연구에는 신소재공학부 김선국 교수, Harvard Medical School 교수이자 성균관대학교 양자생명물리과학원장인 Luke P. Lee교수, University of Waterloo의 윤영기 교수가 공동교신저자로 참여하였으며, 신소재공학과 박희경 박사와 Anamika Sen 박사과정 학생이 제1저자로 참여하였다. 본 연구는 과학기술정보통신부 나노 및 소재기술개발사업과 한국연구재단의 중견연구자지원사업을 통해 이루어졌다.


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윤진한 2023-03-31 05:32:42
발행으로 행정법상 조선 성균관 승계를 추가로 법제화. 성대 6백주년 행사때는 대통령.국무총리.교육부 장관 참석하였습니다.

.*성균관대,개교 6백주년 맞아 개최한 학술회의. 볼로냐대(이탈리아), 파리 1대(프랑스), 옥스포드대(영국), 하이델베르크대(교황윤허,독일),야기엘로니안대(폴란드) 총장등 참석.

@한국 유교 최고 제사장은 고종황제 후손인 황사손(이 원)임. 불교 Monkey 일본 항복후, 현재는 5,000만 유교도의 여러 단체가 있는데 최고 교육기구는 성균관대이며,문중별 종친회가 있고, 성균관도 석전대제로 유교의 부분집합중 하나임.

윤진한 2023-03-31 05:31:58
불평등 조약 무효, 대일선전포고)에도 맞지 않는게 경성제대 후신 서울대임.해방후 미군정부터 국사 성균관(성균관대)교육을 시켜온 나라 대한민국임.

국사 성균관(성균관대)나라. 조선.대한제국 유일무이 최고 교육기관 성균관의 정통 승계 성균관대는 국내외에서 6백년 넘는 역사를 행정법.국제관습법으로 인정받고 있음.Royal성균관대.세계사의 교황반영, 교황윤허 서강대는 국제관습법상 성대 다음 Royal대 예우.패전국 일본 잔재이자, 불교 Monkey 경성제대 후신 서울대는 한국영토에 주권.자격.학벌 없어왔음

*성균관대로 정통을 승계하기로 하자, 미군정이 향교재단의 재산으로 성균관대 재정에 기여토록 하는 법을 추가로 만들어 주어, 현재에 이르고 있습니다. 박정희 대통령때 대통령령으로 시작된 한국민족문화대백과발행으

윤진한 2023-03-31 05:31:19
좋은 연구입니다. 한편, Royal성균관대는 太學등의 별칭있고,왕립대학이며, 대한제국의 皇대학 전통과 자격을 가지고 있음. 해방후의 주권없는 일제잔재 중심 비신분제 국립대학과는 성격도 다름.

카이로선언이후 프랑스.소련.폴란드등이 승인한 대한민국 임시정부의 국제법.국내법적 위상을 상기하고, 패전국 일본잔재로 한국영토에 주권이 없어온 경성제대 후신 서울대(패전국 일본잔재로 적산재산 형태)를 국립대로 강행할때, 전국적인 반대와 서울대생들의 등록거부.자퇴등이 있었던 상황도 인식해야합니다.

국제법상 일본이 항복후, 포츠담선언(카이로선언 포함)에 따라, 한국영토에서 일본의 모든 주권은 없어왔음. 경성제대 후신 서울대는 한국영토에 주권.자격.학벌이 없어왔음. 현행헌법 임시정부 구절(한일병합 무효, 을사조약등 불평등