| 초록 |
□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 본 연구는 2차원 나노판상 칼코겐 화합물의 대면적 성장 기술을 기반으로 스트레처블 이미지 센서를 제작하고, 이를 렌즈와 일체화함으로써 수차 발생 시 스트레처블 이미지 센서의 능동적인 수차보정을 통해 기존의 디지털 카메라나 스마트폰 카메라의 수차보정 시 필요한 많은 렌즈의 개수를 최소화하는 신개념의 이미지센서 시스템을 개발하는 목표로함. ◼ 전체 내용 ○ 고이동도 2차원 나노판상 물질의 대면적 성장 및 광전자 나노소자 개발 차세대 초박막 반도체 물질로 각광받고 있는 2차원 전이금속 칼코겐 화합물은 고이동도/고유연성/고투명성을 특징으로 한다. 따라서 스트레처블 이미지 센서로서 이용되기에 적합하다. 이를 위해 스퍼터방식 대면적 증착 및 기체황 전구체 성장방법을 적용해 2차원 물질을 박막형태로 대면적 성장하고 광전소자를 개발한다. - 2004년 꿈의 물질이라 불리우던 그래핀 발견 이후, 그래핀의 뛰어난 전기적, 화학적, 기계적 특성으로 차세대 반도체재료의 유력한 후보였으나 닫힌 전자 밴드갭을 가져 사실상 반도체 소재로서의 활용이 불가능하다. 이후 전자 밴드갭을 가지며 높은 이동도 (수십-수백 cm2/Vs), 고유연성과 고투명성을 갖는 2차원 전이금속 칼코겐 화합물 MX₂(M:metal, X:chalcogen)가 차세대 반도체 물질로 각광 받으며 현재 활발히 연구되고 있다. 2차원 전이금속 칼코겐 화합물은 자연계에 존재하는 단결정을 기계화학적 박리방식을 통해 얻어낼 수 있으나 향후 전자소재로서 상업화와 스마트 센서로의 활용을 위해 대면적 성장이 필수적이다. - 2차원 전이금속 칼코겐 화합물의 박막성장을 위해 다수의 연구자들이 CVD(chemical vapor deposition) 성장 방법 집중되어 있으나 극히 제한적인 영역에서만 결정립의 크기가 매우 작은 단결정 혹은 필름으로 형성된다. 이는 물리적 특성 관찰에 유용하나 상업화와 고이동도와 고연속성의 박막성장이라는 목표에는 턱없이 부족하다. 본 연구기관은 현 CVD 성장 방식의 한계를 극복하기 위해 기체황 전구체 이용 2 step 스퍼터링 방법을 제시하며 향후 성장된 2차원 전이금속 칼코겐 화합물 기반의 스트레처블 이미지 센서로 응용예정이다. ○ 렌즈 최소화를 위한 스트레처블 이미지 센서 개발 신 유연 공정인 Solution Polyimide (PI) 기판 공정을 이용과 레이저 커팅을 통한 스트레처블 구조로 전극 및 기판 패터닝을 통하여 초박막형태의 2차원 전이금속 칼코겐 화합물 스트레처블 이미지 센서를 제작한다. ○ 스트레처블 이미지 센서의 렌즈 및 구동회로 일체화 렌즈의 최소화를 위해서 이미지 센서가 스트레처블 하여 줄어든 렌즈에 의해 발생하는 수차를 이미지센서가 능동적으로 보정하며, 구동회로를 연결하여 이미징 할 수 있는 신개념 이미지 센서시스템을 구현한다. □ 연구개발성과 ○ 세계 최초로 2차원 나노판상 물질 기반 이미지 센서 어레이를 개발 ○ 세계 최초로 뉴로모픽 이미지 센서 어레이를 개발 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 기대효과 ○ 본 연구는 고배율 2차원 나노판상 칼코겐 화합물의 대면적 성장 기술을 기반으로 스트레처블 이미지 센서를 제작하여 신개념 이미지 센서 시스템을 구현하고 제안하는데 중요성을 갖는다. ○ 고배율 광학 줌을 구현하기 위해서는 렌즈와 이미지 센서와의 거리가 그만큼 길어져야 한다. 렌즈를 켜켜이 쌓아서 배열할 공간이 있어야하기 때문이다. 그로 인해 이미지 센서 시스템은 두께가 두꺼워질 수밖에 없다. 1cm도 안 되는 스마트폰 두께를 감안하면 불가능한 일이다. ○ 본 연구에서 제시하는 스트레처블 타입의 이미지센서는 유연하고 늘어나는 특성이 있기 때문에 최소화된 렌즈에서 발생하는 수차를 이미지센서 단위에서 보정할 수 있다는 점에서 학술적 및 산업적으로 좋은 파급효과와 전자기기 등에 폭넓게 적용이 가능하여 향후 막대한 부가가치 창출이 가능하다. (출처 : 요약문 2p) |
