본 연구실은 고감도 CMOS 이미지 센서의 설계 및 최적화에 중점을 두고 있습니다. 최근 모바일 기기와 스마트카메라의 발전에 따라 이미지 센서의 해상도와 성능에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있습니다. 이에 따라 픽셀 사이즈는 1.0μm 이하로 점점 작아지고 있으나, 픽셀의 크기가 작아질수록 감도 저하와 크로스토크 증가 등 광학적 성능 저하 문제가 발생합니다. 본 연구실은 이러한 문제를 해결하기 위해 딥 트렌치 아이솔레이션(Deep Trench Isolation, DTI), 이중 마이크로렌즈 구조, 프리즘 이미지 센서 등 다양한 광학 구조를 제안하고 있습니다. 특히, DTI 구조를 적용한 소형 픽셀의 광학적 특성 개선에 대한 연구를 활발히 진행하고 있습니다. DTI의 폭, 높이, 재료 등을 다양하게 변화시키며 최적화하여 기존 구조 대비 감도를 크게 향상시킬 수 있는 방안을 도출하였습니다. 또한, 이중 마이크로렌즈 구조와 프리즘 구조를 도입하여 픽셀의 광흡수율을 높이고, 크로스토크를 효과적으로 억제하는 방법을 제시하였습니다. 이러한 연구는 3차원 광학 시뮬레이션과 실험을 병행하여 신뢰성 있는 결과를 도출하고 있습니다. 이러한 고감도 이미지 센서 기술은 모바일 카메라, 의료 영상, 산업용 검사 등 다양한 분야에 적용될 수 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 픽셀 구조의 혁신을 통해 차세대 고성능 이미지 센서 개발에 기여하고, 실용화 가능한 기술을 지속적으로 연구할 계획입니다.

본 연구실은 플라즈모닉 나노구조와 금속-절연체-금속(MIM) 구조를 활용한 오토포커싱 픽셀의 개발에도 집중하고 있습니다. 플라즈모닉 구조는 빛의 파장보다 작은 나노미터 크기의 금속 구조를 이용하여 빛의 집속 및 제어가 가능하다는 장점이 있습니다. 이를 이미지 센서의 오토포커싱 픽셀에 적용함으로써, 기존 대비 더욱 빠르고 정확한 자동 초점 기능을 구현할 수 있습니다. 특히, 위상차 검출(Phase Detection AF, PDAF) 픽셀의 감도 불균형 문제를 해결하기 위해 인픽셀 DTI 구조와 플라즈모닉 나노구조를 결합한 새로운 광학 구조를 제안하였습니다. 이 구조는 픽셀 어레이 내 위치에 관계없이 AF 크로스 포인트의 정렬을 가능하게 하며, 광학 시뮬레이션을 통해 인접 픽셀 간 감도 불균형을 크게 감소시키는 효과를 입증하였습니다. 또한, 플라즈모닉 MIM 구조를 적용한 PDAF 픽셀은 근적외선(NIR) 영역에서의 감도 향상에도 기여하고 있습니다. 이러한 플라즈모닉 기반 오토포커싱 픽셀 기술은 모바일 카메라, 자율주행차, 보안 감시 등 고성능 이미지 센서가 요구되는 다양한 응용 분야에서 큰 파급 효과를 기대할 수 있습니다. 본 연구실은 앞으로도 플라즈모닉 및 나노광학 기술을 융합하여 차세대 이미지 센서의 핵심 기술을 선도할 계획입니다.

본 연구실은 실버 나노와이어(AgNW), PEDOT:PSS, ITO(Indium Tin Oxide) 등 다양한 나노복합소재를 활용한 투명 전극 및 플렉시블 디바이스 개발에도 활발히 참여하고 있습니다. 투명 전극은 디스플레이, 태양전지, 플렉시블 센서 등 다양한 전자소자에 필수적으로 요구되는 핵심 부품입니다. 본 연구실은 은 나노와이어와 도전성 고분자, 산화물 박막을 조합하여 높은 광투과도와 낮은 시트 저항, 우수한 내구성을 동시에 달성할 수 있는 하이브리드 전극 구조를 개발하였습니다. 특히, 플렉시블 투명 필름 히터와 같은 응용 분야에서 높은 발열 성능과 기계적 유연성, 환경 안정성을 확보하기 위한 연구를 수행하였습니다. AgNW-PEDOT:PSS/ITO 복합 전극은 기존 AgNW 기반 전극에 비해 최대 발열 온도, 내수성, 내구성, 광투과도 등에서 우수한 성능을 보였습니다. 또한, 나노복합소재의 조성 및 구조 최적화를 통해 광학적 헤이즈(haze) 감소와 전기적 특성 개선을 동시에 달성하였습니다. 이러한 연구 성과는 차세대 플렉시블 디스플레이, 웨어러블 기기, 스마트 윈도우 등 다양한 첨단 전자소자 개발에 적용될 수 있습니다. 본 연구실은 앞으로도 나노복합소재의 물성 제어 및 공정 기술을 심화하여 실용화 가능한 플렉시블 전자소자 기술을 선도할 계획입니다.