국내 연구진이 미래 기술로 각광받고 있는 광 컴퓨팅 핵심 소자를 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 광전소재연구단 임정아 박사팀이 카이랄 분자와 반도체 소재를 이용해, 원편광을 회전방향에 따라 감지하는 반도체 소자를 개발했다고 19일 밝혔다.

카이랄 분자는 양 손이 구조적으로 거울에 비췄을 때 대칭하는 구조로, 실제는 서로 겹칠 수 없는 분자다. 원편광은 시계방향이나 반시계방향으로 회전하면서 진행하는 빛이다.

최근 광통신과 QR코드 같이 빛을 이용한 기술이 빠르게 발전하고 있다. 이에 따라 빛을 이용한 정보처리 기술인 광 컴퓨팅이 미래 기술로 각광받고 있다. KIST 연구진은 이 같은 광 컴퓨팅 기술에 필수인 원편광에 담긴 정보를 인지하는 반도체 소자를 개발한 것이다.

지금까지 개발된 원편광 감지용 반도체 소자는 고가 장비를 이용해 까다로운 공정을 거쳐 제작해야 했다. 또 균일한 박막을 제작하고 반도체 소자로 직접 응용하는데 어려움이 있었다. KIST 임정아 박사팀은 이런 한계를 극복하고, 쉽고 간단한 공정으로 실제 응용할 수 있는 소자를 만들어 냈다.

KIST 연구진은 카이랄 분자와 고분자 반도체에 함께 녹인 용액을 바르고 가열해 특별한 박막을 만들었다. 이 박막은 카이랄 분자와 고분자 반도체 층이 분리되는 구조다. 이때 카이랄 분자 결정은 원편광 방향에 따라 빛을 흡수하는 양이 다르다. 빛을 흡수한 뒤 만드는 전하 양도 달라진다. 연구진은 이런 특성을 이용해 전하를 전달받은 반도체 층에서 빛 방향을 감지할 수 있는 소자를 제작했다.

KIST 임정아 박사는 “원편광 감응 반도체 박막을 손쉽게 제작할 수 있는 새로운 길을 제시한 것”이라며, “앞으로 원편광 응용 기술 상용화에 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다.

고려대와 공동연구로 진행한 이번 연구결과는 소재분야 국제 저널인 첨단기능재료(Advanced Functional Materials) 최신호에 게재됐다.

[테크M = 박응서 기자(gopoong@techm.kr)]