초록 ▼

□ 연구개요
4차 산업혁명이 도래함에 따라, 급부상하고 있는 A.I(인공지능) 기반 자율주행 자동차의 산업화를 위한 기술개발이 최근 들어 더욱 가속화되고 있음. 이러한 자율주행 자동차의 기술에 있어 초고성능 광센서 개발 또한 함께 중요하게 요구되고 있음. 즉, 다양한 환경에서도 안전한 자율주행 위해서는 초고감도 및 초고속 동작, 그리고 가시광과 근적외선을 모두 포함하는 넓은 검출대역을 가지는 통합된 광센서가 필요함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 광반응도 (30 A/W 이상)
● 빛을 조사하면 WSe<

□ 연구개요
4차 산업혁명이 도래함에 따라, 급부상하고 있는 A.I(인공지능) 기반 자율주행 자동차의 산업화를 위한 기술개발이 최근 들어 더욱 가속화되고 있음. 이러한 자율주행 자동차의 기술에 있어 초고성능 광센서 개발 또한 함께 중요하게 요구되고 있음. 즉, 다양한 환경에서도 안전한 자율주행 위해서는 초고감도 및 초고속 동작, 그리고 가시광과 근적외선을 모두 포함하는 넓은 검출대역을 가지는 통합된 광센서가 필요함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 광반응도 (30 A/W 이상)
● 빛을 조사하면 WSe₂의 hole carrier가 채널 역할을 하는 MoS₂로 주입하여 광반응도를 향상시키는 원리인 MoS₂/WSe₂ 기반의 감광 구조 광트랜지스터를 제작하여, 532 nm 파장대의 빛에 대해 광반응도를 2700 A/W로 최고 수준으로 향상시킴.

2. 응답속도 (5 ns 이하, 상용화된 실리콘 광검출기의 응답속도)
● 이차원 소재 이종접합 구조 (MoS₂/WSe₂)는 수직방향의 짧은 이동거리 및 강한 전기장에 의한 PN junction 구조로 빠른 응답속도 14.3 ns를 달성함.
● 광응답속도 측정은 오실로스코프와 함수발생기를 이용하여 레이저 빔 on/off를 최대 35 MHz의 주파수로 조절함. 이때 상용화된 실리콘 광검출기를 기준으로, 모두 같은 주기와 파형을 가지는 안정된 응답성을 확인함.

3. 검출대역 (400-1550 nm)
● MoS₂와 MoTe₂ 간의 interlayer transition을 이용하여 검출대역을 가시광 영역에서 적외선 영역까지의 광대역 검출 능력을 달성 (400-1550 nm)

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구에서 목표로 하는 광센서의 초고감도, 초고속, 광대역 검출을 달성하는 것은 이상적인 목표로서 도전적인 과제임. 본 과제의 최종목표인 광반응도 30 A/W, 응답속도 5 ns, 400-1600 nm의 검출대역이 달성된다면 향후 자율주행 자동차 및 자율적 시스템 분야 등의 4차산업 IoT 기반에서 요구되는 광센서의 대부분의 성능이 만족될 것으로 기대됨.
본 연구를 통하여, 광소자의 성능 목표를 우수하게 달성하였음. 이를 통하여 이차원 소재의 우수한 물리적인 특성과 본 제안연구에서 새롭게 제안된 기술들을 융합하여 광센서의 성능을 발전시키는 연구는 기존의 광센서의 한계점인 양립할 수 없는 광반 응도-응답속도 관계 및 소재에 의한 검출대역 제한을 극복하는 방안을 제시하는 것이라는 획기적인 기술적 의의를 가짐.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• ① 갭모드 플라즈몬 공명을 통한 높은 광반응도 (최종목표: 30 A/W 이상) ... 4
• ② 대면적 In-situ 이종접합 합성법을 통한 빠른 응답속도 (최종목표: 전대역 평균 5 ns 이하) ... 6
• ③ 밴드갭 조절(engineering)을 통한 광대역 검출 (최종목표: 400-1600 nm 검출대역) ... 7
• ④ 갭모드 플라즈몬 공명, In-situ 도핑 성장법으로 형성된 이종접합구조의 광센서 제작 및평가 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 10
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 11
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 참고문헌 ... 12
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 28