실리콘 기반 라이다(Lidar) 센서 개발
실리콘 기반 라이다(Lidar) 센서 개발
  • 함예솔
  • 승인 2020.08.03 15:35
  • 조회수 1165
  • 댓글 0
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연세대학교 안종현 교수 연구팀과 대구경북과학기술원  이재동 교수 연구팀이 자율주행자동차의 핵심 기술 중 하나인 장애물 감지용 라이다 센서 기술을 개발했습니다. 해당 연구는 <Science Advances>에 게재됐습니다. 

 

자율주행차의 핵심, 라이다 센서

 

우리 눈에 해를 끼치지 않는 단파 적외선을 이용하여 자동차 주변의 장애물을 감지할 수 있는 라이다(Lidar) 센서는 자율주행자동차 개발의 중요한 이슈입니다. 가시광선 영역의 단파장 빛은 사람의 눈에 피해를 줄 수 있어 현재 자율주행차에 적용이 어렵습니다. 이러한 문제 때문에 단파 적외선을 감지할 수 있는 InGaAs 화합물 반도체를 사용하여 라이다 센서를 개발하고 있습니다. 

자율주행차는 자율주행차는 GPS 데이터를 지원하기 위해 적외선 라이다(LIDAR) 기술을 사용한다. 출처: AdobeStock
자율주행차는 자율주행차는 GPS 데이터를 지원하기 위해 적외선 라이다(LIDAR) 기술을 사용한다. 출처: AdobeStock

하지만 InGaAs 화합물 반도체는 제작비용이 높아 메모리 반도체 등에 널리 사용되는 저비용, 대량 생산이 가능한 실리콘 반도체에 대한 연구가 활발합니다. 그러나 실리콘 반도체는 단파 적외선을 감지할 수 없어 그동안 라이다 센서에 적용되지 못했습니다.

 

실리콘 반도체 변형해 만들었다

 

이에 연구팀은 10nm 이하로 초박막 실리콘을 제작하고 변형 제어 기술을 통해 실리콘의 전자 구조를 변화시켜 단파 적외선을 감지할 수 있는 광센서를 개발했습니다. 실리콘 반도체의 전자 구조를 변형시키기 위해서는 높은 변형을 가해야만 가능합니다. 하지만 실리콘은 단단하여 부서지기 쉬워 변형을 가할 수 없습니다.

자율주행자동차용 실리콘 기반 라이다 센서. 출처: 한국연구재단
자율주행자동차용 실리콘 기반 라이다 센서. 출처: 한국연구재단

이러한 문제를 극복하기 위해 기존 실리콘 웨이퍼를 식각 공정을 통해 10nm 이하의 초박막 상태로 만들어 높은 변형 하에서도 부서지지 않도록 유지시켜 단파 적외선을 감지할 수 있는 실리콘 광센서를 제작했습니다. 제작된 실리콘 광센서는 자율주행자동차와 다양한 보안 장치에 응용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 변형제어 기술 기반의 실리콘 라이다 센서가 상업화된다면 국내 자동차, 반도체, 센서 산업에 큰 기여를 할 것으로 예상됩니다. 

 


##참고자료##

 

  • A. Katiyar et al., "Breaking the absorption limit of Si towards SWIR wavelength range via strain engineering​", Science Advances, in press

 


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