(좌측부터) DGIST 이종수·정석진, KIST 박민철·고현우·조수연, KIMS 김용훈, 경북대학교 나현수 공동연구팀. (사진=DGIST 제공)

DGIST 에너지공학과 이종수 교수팀이 KIST, KIMS와의 공동연구를 통해 양자점과 2차원 반도체를 결합한 차세대 단파 적외선(SWIR) 이미지 센서 기술을 개발했다.

적외선 센서는 안개나 연기 속에서도 물체를 인식할 수 있어 자율주행차, 로봇, 의료 영상 등 미래 기술의 핵심으로 꼽힌다. 하지만 기존 센서는 고가의 반도체 소재를 사용해 제작비가 비싸고 대면적 제작이 어렵다는 한계가 있었다.

연구팀은 빛 흡수율이 뛰어난 ‘Ag₂Te 양자점’과 전하 이동이 빠른 ‘MoS₂ 2차원 반도체’를 결합한 하이브리드 구조를 통해 이를 극복했다. 특히 소재 경계면에서 광신호를 증폭시키는 ‘포토도핑’ 효과를 활용해, 약한 적외선 신호도 정확히 감지하는 탁월한 감도를 증명했다.

나아가 연구팀은 32×32 픽셀의 이미지 센서 배열을 제작해 실제 이미지 측정에 성공했다. 이는 기존 CMOS 공정과 융합 가능성을 입증한 것으로, 저비용·대면적의 차세대 적외선 카메라 상용화에 기여할 전망이다.

이종수 교수는 “양자점과 2차원 반도체의 장점을 결합해 기존 센서의 한계를 극복했다”며 “고해상도 적외선 카메라와 지능형 광센서 시스템 개발의 기반 기술이 될 것”이라고 밝혔다. 한편, 이번 연구 결과는 세계적 학술지 ‘Advanced Materials’ 3월호에 게재됐다.