매일일보 = 김승현 기자  |  고려대학교는 정광섭 화학과 교수 연구팀과 토론토 대학교 연구팀이 텔루륨화은(Ag2Te) 양자점 잉크화를 통해 확장한 단적외선 영역에서의 저독성 광검출기 개발을 최초로 성공했다고 5일 밝혔다.

상용화된 단적외선(Short Wavelength Infrared; SWIR) 광검출기에 활성층으로써 활용되는 물질은 일반적으로 납이나 비소 및 수은 등 독성 있는 물질이다. 최근 적외선 광검출기 수요가 증가함에 따라 EU 규제인 Restriction of Hazardous Substances(RoHS)에 적합한 적외선 감응 물질에 대한 필요성이 높아지는 추세다. 정광섭 교수 연구팀은 상온에서도 안정성이 높고 저독성이며 적외선 흡수 영역 확장이 가능한 텔루륨화은(Ag2Te) 양자점(Quantum dots, QDs)을 지난 2020년에 제시했다. 해당 물질은 eSWIR 센서 물질로 주목을 받았지만, 당시 양자점 표면에 결합력이 센 티올(Thiol) 리간드를 사용했고 이는 양자점 표면 리간드 치환 과정을 다소 어렵게 해 적외선 센서 소자 성능을 개선는 데 한계가 있었다. 정광섭 교수 연구팀과 토론토대 공동 연구팀은 Ag2Te 양자점 단점을 해결하고자 기존에 사용하던 표면 분자를 사용하지 않고 표면 원자와의 결합력이 작은 분자를 사용할 수 있게 했다. 소자 제작 시 높은 전하전달 성질을 가진 적외선 감응 양자점 박막 형성을 가능하게 한 것이다. 양자점 계면 연구를 통해 적외선 양자점 잉크화를 성공시키며 eSWIR 영역에서 고감도 상온 적외선 잉크기반 광검출기 중 최고 성능을 보이는 적외선 양자점 센서를 보고했다. 해당 연구 결과는 저독성을 요구하는 군수나 민간 시장에서 적외선 센서 소재 및 소자 수요를 채우는 것에 도움이 될 것으로 기대된다. 해당 기술 선점으로 파생 연구 및 산업적 활용도 클 것으로 점쳐진다. 정광섭 화학과 교수는 “저독성 Ag2Te 양자점 합성법 및 잉크화 기술 개발은 새로운 물질 기반 적외선 광검출기 물질을 제시한 것뿐만 아니라 향후 반도체 기반 적외선 LED를 가능하게 할 것”이라며 “의료나 보건 및 군수 등 다양한 수요를 채울 수 있을 것”이라고 밝혔다.