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결함억제를 통한 고성능 페로브스카이트 양자점 이미지센서
High performance perovskite quantum dot image sensor by using trap passivation
소 속
DGIST
연구책임자
정대성
기술분류
나노전자
키워드
광다이오드, 이미지센서, 페로브스카이트, 양자점, 결함, 트랩
 
기술개발 단계(TRL 9단계)
기초연구단계 실험단계 시작품단계 제품화단계 사업화
1. 기초이론/실험   3. 실험실 규모의
기본성능 검증
  5. 확정된 시작품
제작 및 성능평가
  7. 신뢰성 평가 및
수요기업 평가
  9. 사업화  
2. 실용목적의
아이디어,
특허등 개념 정립
  4. 실험실 규모의
평가
V 6. 파일롯 규모
시작품 제작 및
성능 평가
  8. 시제품 인증 및
표준화
   
■ 광 다이오드 및 이를 포함하는 광전소자 / 출원번호 10-2016-0043458 / 출원일 2016-04-08 / 등록
 
■ 현재 사용되고 있는 Si 이미지센서는 3마이크로미터 이상의 두께를 가지는 광다이오드를 필요로 하기
   때문에 각 픽셀 사이에 신호 간섭 현상을 유발하며, 큰 부피로 인해 이미지센서 집적도가 떨어짐

  - ­ 이러한 이유로 현재 유기물, 페로브스카이트 등을 이용한 박막형 이미지센서에 대한 연구가 진행되는 중임
­  -  이 중 정방형 CsPbI3 페로브스카이트의 경우 우수한 광전기적 특성으로 인해 기존 Si를 대체할 수 있는
     주요 소재로 연구되고 있으나, 상온, 대기 환경에서 광전특성이 매우 낮은 입방형 형태로 존재하기 때문에
     300℃ 이상의 공정에서 낮은 안정성 문제로 이미지센서 분야에 활용이 제한되고 있음

■ 이러한 문제를 해결하기 위해 CsPbI3 페로브스카이트의 양자점을 이용하여 용액 공정뿐 만 아니라 상전이 온도를
   낮춤으로써 상온 대기압에서 정방형 구조 안정화

■ 또한 루이스 산-염기 반응, 황화반응 등을 적용하여 페로브스카이트 이미지센서 안정성에 영향을 주는 요인 억제,
   높은 안정성을 가지는 고성능 페로브스카이트 양자점 이미지센서 개발

 
■ 기존 기술의 한계

­  - Si 이미지 센서의 문제점을 해결하기 위해 유기반도체, 페로브스카이트, 양자점 등 많은 연구가 진행되고 있음
­  - 유기물의 경우 낮은 여기자 확산 거리, 전하이동도 등의 문제로 전하 재결합에 의해 제한된 광전특성을 보임
­  - 유무기 페로브스카이트 PbS 양자점 등 경우 낮은 안정성으로 매우 제한된 조건에서 구동이 되고 있어,
    아직까지 Si 이미지 센서를 대체할 새로운 물질이 없는 실정임

■ 본 기술의 특장점

­  - 본 기술은 결함 억제를 통해 고성능 페로브스카이트 양자점 이미지센서 구현 가능
­  - 본 기술은 페로브스카이트의 높은 여기자 확산 거리, 높은 전하이동도 등 우수한 광전 특성을 이용하면서도
    양자점 표면 리간드 처리를 통해 상온, 상압에서 우수한 안정성 확보
­  - 또한 기존 전자 수송층에 황화반응을 이용한 결함 억제 기술을 적용하여 결함으로 인한 이미지센서 안정성 문제
    해결
­  - 그 결과 본 기술에 의한 이미지 센서는 기존 Si 이미지센서 보다 우수한 검출능을 가짐(~1,013 Jones)
 
■ 본 기술 적용 제품(시장) : 이미지센서

­  - 본 기술이 적용된 ‘페로브스카이트 양자점 이미지센서’를 이용할 경우 얇은 두께에서도 높은 광전효과,
    낮은 노이즈 등을 기대할 수 있어 휘어지고 투명한 고성능의 이미지센서 제조 가능

 
■ 공동연구(Joint R&D), 기술이전(매각) 또는 라이센싱(Technology Transfer or Licensing)
 
■ 대구경북과학기술원(DGIST) / 윤은영 / 053-785-1989 / ky22@dgist.ac.kr
 
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