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실리콘 기반의 CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 기술은 세계을 매우 변화시켰다. 오늘날 우리가 사용하는 컴퓨터, 스마트 폰 및 디지털 카메라를 포함하여 대부분의 전자 제품에서 실리콘 기반 CMOS 기술을 볼 수 있다. 그러나 전자 산업의 계속적인 진보를 위해 연구팀은 그래핀을 CMOS 집적 회로에 통합하였다. 즉, 그래핀 - CMOS 소자를 양자점과 결합하여 고해상도 이미지 센서를 생성하는 광 검출기 어레이를 제작했다. 디지털 카메라로 사용될 때 이 장치는 UV, 가시 광선, 적외선을 동시에 감지할 수 있다. 모놀리식 CMOS 기반 이미지 센서의 개발은 저비용, 고해상도 광대역 및 하이퍼 스펙트럴 이미징 시스템의 획기적인 발전을 의미한다. 연구팀은 레이어링 및 패터닝 방식을 이용하여 CMOS 웨이퍼 상에 하이브리드 그래핀 및 양자점 시스템을 형성하였다. 먼저, 그래핀을 증착한 다음, 픽셀 모양의 패턴을 만들고 최종적으로 PbS 콜로이드 양자점 층을 추가한다. 이 시스템의 광 반응은 양자점 층이 광을 흡수하여 두 개의 픽셀 접점 사이에 인가된 전압으로 인해 순환하는 그래핀으로 광 생성 홀 또는 전자로 빛을 전달하면서 시작되는 광 반응 효과에 기반한다. 그래핀의 높은 전하 이동도를 통해 그래핀의 전도도 변화에 의해 광 신호가 감지되어 높은 감도를 제공한다. 그래핀 - 양자점 CMOS 이미지 센서를 구현하기 위해 복잡한 물질 처리 또는 성장 프로세스가 필요하지 않아 쉽고 저렴하게 제조할 수 있다. 이로써 생산 비용을 크게 절감할 수 있다. 또한, 이 센서는 CMOS형 집적 회로 뿐만 아니라 플렉서블 기판 상에 쉽게 통합될 수 있다. 이와 같은 CMOS 기술과 그래핀의 통합 기술은 향후 전자 제품에서 그래핀 구현을 위한 초석이 될 것이며, 인큐베이터와 같은 상용 응용 프로그램, 이미징 및 감지 기술에서 응용될 수 있다. |
