국내 연구진이 이미지 센서에서 컬러필터를 제외해 공간 집약도를 극대화한 기술을 개발했다. 정대성 교수(DGIST) 연구팀이 간섭계 전극을 이용해 컬러필터 없는 풀컬러 이미지 센서를 개발했다고 한국연구재단은 19일 밝혔다. (그림1) 색 선택성을 가지는 간섭계 전극의 형성. 광학 시뮬레이션을 통해 적색광, 녹색광, 청색광(R/G/B)에 대해 높은 투과도를 갖는 두께 조합을 조사했다. (그림2) 고성능 전색성 광다이오드의 제작. 3종의 유기 반도체 질량비가 1:3:3일 때 가시광선 영역(400~700 nm)에서 일정한 흡광을 보였고(A), 최적화된 조합으로 광다이오드를 제작해 약 1013 Jones의 높은 검출능을 확인했다(B).그래픽=한국연구재단. 현재 사용되는 이미지 센서에는 대상의 색깔을 정확하게 촬영하는 기능을 위해 컬러필터가 포함돼 있다. 하지만 컬러필터 삽입으로 인한 전자소자의 효율 저하, 공정비용 증가, 센서의 두꺼운 부피 등 단점이 지적되고 있다. 연구팀은 기존 이미지 센서의 투명전극을 간섭계 구조의 전극으로 대체해 전극과 컬러필터의 역할을 동시에 수행하도록 구현했다. 또 이를 적용한 이미지 센서 시제품 제작에도 성공했다. 간섭계 구조에서 빛의 다중 간섭이 일어나 특정 파장의 빛만 투과되는 원리를 이용했다. 특히 간섭계 전극 구성요소의 성분과 두께를 조절함으로써 전기전도성을 희생하지 않고도 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 각각의 색 선택성을 높여줬다. 개발한 간섭계 전극을 가시광선 전 영역을 흡광(물질이 빛을 흡수하는 현상)하는 고성능 광다이오드 구조에 적용해 색 선택성 광다이오드를 제작하고 이 광다이오드가 10×10 픽셀로 배치된 이미지 센서를 제작했다. 이미지 센서의 단위 픽셀 두께가 800 ㎚(나노미터) 이하이므로 휘어지는 웨어러블 소자에 적용하기에 적합하다. 정대성 교수는 "이미지 센서에서의 컬러필터 배제와 박막화라는 두 가지 목적을 동시에 달성해 기존 이미지 센서의 구조적 한계를 돌파한 기술적 혁신"이라며 "가시광선 뿐 아니라 근적외선, 적외선 이미지센서를 활용하는 모바일 기기까지 확대될 것으로 기대한다"고 말했다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구), 우주핵심기술개발사업의 지원으로 수행됐고 재료분야 세계적 학술지 'ACS 나노(ACS Nano)'에 2월 1일 온라인 게재됐다.
지난 2월 1일 세계적 학술지 'ACS 나노'에 국내 연구팀이 간섭계 전극을 이용한 컬러필터 없는 풀컬러 이미지 센서를 개발해 현재 사용되는 이미지 센서에 들어가는 컬러필터로 인한 전자소자의 효율 저하, 공정비용 증가 등의 단점을 개선했다는 내용이 19일날 실렸다.