근적외선 (NIR) 광은 광통신 , 의료용 레이저, 자율 주행 차량용 라이더 , 보안 및 감시 기기에 널리 사용됩니다. 많은 NIR 광학 시스템은 신호를 포착하기 위해 광 검출기가 필요하지만 실리콘 검출기는 약 1100 nm 이상의 파장에서는 효과적이지 않습니다. 포항 공과 대학교 (POSTECH) 연구원들은 모래 시계 모양의 나노 와이어를 사용하여 

근적외선 흡수가 증가 된 포토 다이오드를 개발했다고 밝혔습니다 . 1 Chang-Ki Baek이 이끄는 연구팀은 광 응답을 향상시키기 위해 모양의 실리콘 나노 와이어를 개발하면서도 기존의 반도체 공정을 제조에 사용했습니다.

그들이 발견하기 전에, 1100 nm 이상의 사용을 위해 만들어진 NIR 포토 다이오드는 화학 물질로 만들어졌습니다. 이 탐지기는 소음을 줄이기 위해 별도의 냉각 장치가 필요했고, 대 면적 장치의 생산 비용이 높았으며, 전자 장치와 통합하기가 어려웠습니다. 이러한 어려움을 극복하기 위해 팀은 실리콘을 사용했다. 형상화 된 나노 와이어는 실리콘의 NIR 광 흡수율을 증가시킵니다.

속삭임 갤러리 공명은 나노 와이어에서 발생합니다. 빛이 아래로 통과하고 모래 시계가 좁아짐에 따라 흡수가 증가합니다. 그리고 나노 와이어의 하반부는 점차적으로 아래로 확대되는 직경을 가지므로, 장치는 상부 공기 / 실리콘 계면으로부터 반사 된 광을 재 흡수하는데 더욱 효과적입니다. 연구팀은 모래 시계 모양의 나노 와이어가 기존 실리콘

포토 다이오드에 비해 1000nm 파장에서 29% 높은 NIR 광 응답을 가짐을 보여 주었습니다.

새로 개발 된 포토 다이오드는 상업적 생존력을 입증하기 위해 모바일 심박수 측정 시스템에 사용되었으며,이 장치는 기존의 포토 다이오드의 오류율이 1% 미만인 강력한 심박수 신호를 보여주었습니다.

출처 : https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-11/puos-hsn112519.php

참조 : 1. 김기현 외. , Nature Electronics (2019); https://doi.org/10.1038/s41928-019-0317-z .