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.
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.
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
