본 발명은 광센싱 어레이를 구성하는 전극 물질, 반도체 채널 물질, 별개의 감광성 물질을 프린팅해서 파장선택적 광센싱 어레이를 제작하는 방법과, 광센싱 어레이에 관한 것이다. 그림X는 광센싱 어레이의 제조 방법과 광 감지 메커니즘을 나타낸다. 제각기 다른 파장선택성을 지닌 세가지 이상의 광감성 물질을 하나의 픽셀을 구성하는 세 개의 서브 픽셀에 각각 프린팅하여, 한 기판 위에 한 번의 공정으로 감광성 물질을 통합한다. 또한 drop-on-demand 잉크젯 프린팅을 활용하여, 간단하면서 비용 효율적인 다상소재 통합 공정을 적용하였다. 각 감광성 물질을 고유의 전기-광학적 특성을 보유하며, 특정 파장의 가시광을 흡수할 때 전자-정공 쌍을 여기한다. 여기된 전자-정공 쌍의 일부가 반도체 채널로 이동하면 채널에 흐르는 전류의 양이 증가하고, 이를 통해 특정 파장 빛의 광량을 감지할 수 있다.
본 발명에서 제안한 실시 예는 전극물질로써 다중벽 탄소나노튜브, 반도체 물질로써 반도체성 단일 탄소나노튜브, 감광성 물질로써 다른 흡광 특성을 지닌 3가지의 거대고리 유기화합물 (OM, organic macrocycle)을 활용하였다. 실시 예로 제작된 광센싱 어레이의 광파장에 따른 민감도 특성 그래프는 그림X (b-d)와 같다. 세가지 광센서는 동일한 광원에 대해 다른 광신호를 출력하며, 각각의 광센서는 고유한 광신호 스펙트럼을 보여준다.
본 발명은 광-전자기기를 이루는 모든 구성요소를 다상소재를 활용해 제작하며, 고유한 기능을 가지는 별개의 광센서들을 쉽고 비용 효율적으로 제조하는 방법을 제시하였다. 사용하는 감광성 소재 및 광센서 어레이의 소자 개수 등 설계 변수의 변화가 자유롭기 때문에, 광범위한 이미징 분야로 확장될 수 있다.
출원번호 / 일자 : 10-2023-0184659 (2023.12) 출원자명 : 연세대학교 산학협력단 발명자명 : 김종백, 고대연, 표순재 등록번호 / 일자 : 출원국가 : 대한민국
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