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마이크로 일렉트로닉스는 컴퓨팅, 스마트폰, 소형 및 저비용 디지털 카메라와 같은 전자 기기를 포함하며, 실리콘 및 CMOS 기술 덕분에 도약 발전하였다. 그러나, 이 마이크로 일렉트로닉스를 초소형 회로 및 가시광선 카메라 이외의 애플리케이션으로 다양화하는 것은 실리콘 이외의 반도체와 CMOS를 결합하기 어려운 문제점을 가진다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 연구팀은 그래핀과 양자점을 기반으로 하는 수십만개의 광 검출기로 구성된 고해상도 이미지 센서의 결과로서, CMOS 집적 회로와 그래핀을 처음으로 통합하였다. 이는 동시에 UV, 가시 광선, 적외선에 매우 민감한 디지털 카메라로 작동했다. 기존의 이미징 센서로는 결코 이런 일이 일어나지 않는다. 일반적으로 CMOS와 그래핀의 모놀리식 통합에 대한 시연은 광전자 애플리케이션을 가능하게 한다. 그래핀 양자점 이미지 센서는 PbS 콜로이드 양자점을 CVD 그래핀 위에 증착한 다음, 이미지 센서 다이 및 판독 회로가 있는 CMOS 웨이퍼 위에 이 하이브리드 시스템을 증착하여 제조된다. 그래핀 양자점 CMOS 이미지 센서를 구현하기 위해 복잡한 공정이 필요없어 제조 공정을 단순화시키고 제조 비용을 절감할 수 있다. 나아가, CMOS형 집적 회로 뿐만 아니라 유연한 기판 상에 쉽게 통합될 수 있다. 연구팀은 양자점을 적외선 범위 (1100-1900nm)까지 확장하여 설계함으로써 수동형 야간 시력을 가능케 하였다. 또한, 이 기술을 이용한 포토 트랜지스터가 저렴한 기술 시장을 위해 고감도, 저비용, 적외선 이미지 센서에 응용 가능하다. 모놀리식 CMOS 기반 이미지 센서의 개발은 저비용, 고해상도 광대역, 하이퍼 스펙트럼 이미징 시스템의 획기적인 발전을 의미한다. 그래핀 CMOS 기술은 안전, 보안, 저가 포켓 및 스마트폰 카메라, 화재 제어 시스템, 수동 야간 시계 및 야간 감시 카메라, 자동차 센서 시스템, 이미징 어플리케이션, 환경 모니터링에 대한 식품 및 의약품 검사 등을 포함하는 다양한 범위의 응용 프로그램을 가능하게 한다. |
