인천대 전자공학과 진성훈, 송준영 교수 공동연구팀은, 차세대 반도체 기반 플렉시블 CMOS 광반응성 공진기를 구현하고, 초고집적 Si 칩을 내장한 플렉시블 광-주파수 변환 기술 개발에 처음으로 성공했다.

진성훈, 송준영 교수 공동연구팀은 유연기판 위에 n형-비정질 산화물 (a-IGZO)과 p형-탄소나노튜브 (CNT) 반도체 기술을 기반으로 CMOS 인버터와 링오실레이터를 구현하였다. 일반적으로 광 신뢰성 관점에서 문제점으로 꼽히는 a-IGZO의 산소 결핍 (oxygen vacancy)을 역발상으로 활용해 오히려 광반응성 센서로 활용함으로써, 고성능 광-주파수 변환 회로를 구현하는데 성공했다. 더 나아가, 발생된 주파수 신호의 디지털 코드로의 변환을 위해, 65 nm 실리콘 칩 (Si-chip)기술과 연계해 3단계 광-주파수-디지털 코드 변환 회로를 구현함으로써, 외부 노이즈 및 데이터의 신뢰성을 크게 향상 시킬 수 있는 IoT 센서의 상용화를 위한 한 단계 진보된 응용을 증명하였다. 본 연구 성과는 IoT센서 및 바이오센서로의 활용으로의 가능성을 크게 기대할 수 있다. 진, 송 교수는 교신 저자로, 본 연구실 소속 정진헌, 서승기, 유승명 연구원은 이번 연구의 공동 제 1저자로 참여했다.

진교수는 “폼팩터가 다른 고성능 Si 칩과 차세대 반도체 기반 플렉시블 소자 기술을 서로 연계하는 방법론은 나노-기술의 상용화를 위한 또 다른 돌파구가 될 수 있다.”라며 앞으로 활용성의 기대를 보여주고 있다.

송준영 교수는 “반도체 소자 및 설계 기술의 융합 연구로 차세대 반도체 기반 센서 시스템의 방향을 제시하였고, 다양한 센서와의 접목을 위해 지속적인 연구를 진행하겠다.”라며 본 연구의 우수성 및 발전 가능성에 대한 기대를 보여주고 있다.

이번 연구는 한국연구재단(NRF) 중견연구자사업 및 중점연구소 (매개곤충융복합센터)의 지원으로 수행됐으며, 나노분야 권위저널인 Wiley-Interscience의 스몰(Small)지, 7월 1일자 백커버 논문으로 게재되어, 학술적인 우수성을 인정받았다.