중앙대학교 융합공학부 왕동환 교수와 장웅식 박사과정 재학생(제 1저자) 연구팀이 비플러렌계 전자 수용체 기반의 차세대 광센서용 포토다이오드 구현에 성공했습니다.
비플러렌계 전자 수용체는 빛 흡수 능력이 뛰어나 흡광 영역이 넓으며, 구조 및 합성 방법을 다양하게 조절하여 최적 소재 개발이 가능해 유기태양전지 분야에 널리 활용되고 있습니다. 하지만, 플러런계에 비해 노이즈 신호 제어 문제 등 낮은 성능으로 유기반도체 기반 포토디텍터 분야에는 적용이 어려웠습니다.
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 향상시켰습니다(–1V 기준 1.61 ×1013cm·Hz1/2·W-1). 비플러렌계 전자 수용체는 플러렌계와 대비해 암전류를 수십배 억제할 수 있으며, 높은 흡광 능력으로 반응 신호를 향상시킵니다. 또한, 빠른 응답속도와 넓은 응답대역 등 기존과 차별화된 우수한 성능을 보입니다. 외부 스트레스(열/전기)에 대한 구동 안정성 또한 확인했습니다.
왕동환 교수는 "이번 연구는 차세대 이미지 센서 기술을 제시하는 계기가 될 것"이라며 "스마트폰, 산업용 카메라의 화질 개선, 자율주행차 카메라의 정확도및 반응속도 향상 등 다방면에서 폭넓게 활용될 것으로 기대한다"고 말했습니다.
한편, 이번 연구는 재료 분야 저명 학술지 <Advanced Functional Materials>에 게재됐습니다.
##참고자료##
