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ICFO의 연구진은 적외선과 가시광선 영역의 이미지를 관찰할 수 있는 그래핀 기반의 카메라를 최초로 개발했다. 이 장치는 야간 투시 및 감시, 식품 검사, 화재 통제 시스템, 환경 모니터링 등과 같은 많은 분야에 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 마이크로일렉트로닉스(Microelectronics)는 CMOS 기술 덕분에 빠른 성장을 이루었다. 그러나 이런 플랫폼은 서로 다른 재료 간의 격자 불일치 때문에 실리콘 이외의 반도체와 결합하기가 어려웠다. 실리콘은 가시광선만을 흡수하기 때문에 실리콘으로 만들어진 스마트폰의 카메라는 가시광선만을 볼 수 있다. 이번 연구진은 CMOS 집적 회로를 그래핀과 결합하고 이것을 이용해서 고해상도 이미지 센서를 만듦으로써 이런 문제점을 극복했다. CMOS 회로는 약 110,000 개의 광 전도성 그래핀 채널을 포함하고 있다. 그래핀과 양자점을 결합시킴으로써, 이번 연구진은 빛을 전자 신호로 변환시킬 수 있는 포토트랜지스터(phototransistor)를 만들었다. 양자점이 자외선, 가시광선, 적외선의 모든 영역에서 빛을 흡수할 수 있게 하기 때문에, 이 트랜지스터는 전자기 스펙트럼의 모든 영역에서 작동한다. 인입 빛을 각 픽셀의 전자 신호로 변환시킨 후에 이것을 판독함으로써 이미지를 만들 수 있었다. 이것은 칩 내부에서 자동적으로 수행된다. 향후에는 단순한 2차원 이미지를 생성하는 것이 아니라 최대한의 많은 정보를 제공할 수 있는 고성능 저비용 이미지를 만들 수 있어야 할 것이다. 이 CMOS 집적 장치는 저가형 스마트폰 카메라, 소방 시스템, 수동 야시경, 야간 감시 카메라, 환경 모니터링까지 폭넓은 분야에 적용될 수 있다. 또한 자동차 센서 시스템, 의료용 이미징, 식품 및 의약품 검사 등에 활용될 수 있다. 이 연구결과는 저널 Nature Photonics에 ldquo;Broadband image sensor array based on graphene ndash;CMOS integration rdquo; 라는 제목으로 게재되었다(doi:10.1038/nphoton.2017.75). |
