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캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)의 연구진은 나노포토닉스(nanophotonics)와 열전기(thermoelectrics)의 기능을 동시에 할 수 있는 새로운 광 검출기를 개발했다. 나노포토닉스는 나노크기에서 빛을 조절하고, 열전기는 서로 다른 파장을 구별하고 온도 차이를 전압으로 직접 변환시킨다. 이 새로운 검출기는 현재의 열전기 소자에 비해서 약 10 ~ 100 배 더 빠르게 작동하고, 기존의 광 검출기보다 더 폭넓은 빛을 검출할 수 있다. 이 검출기는 기상 증착 기술과 전자빔 리소그래피를 사용해서 클린 룸에서 만들어졌다. 이 구조는 특정 파장의 광자를 흡수할 때 공진하고 신호를 발생시킨다. 이번 연구진은 빛의 파장보다 더 작은 수백 나노미터의 폭을 가진 나노구조를 만들었다. 다양한 폭을 가진 나노구조들은 서로 다른 파장(색상)을 흡수한다. 이런 나노구조들이 빛을 흡수할 때, 흡수되는 빛의 파장에 해당하는 전류를 생성한다. 이 광 검출기는 서로 다른 색상의 빛 또는 열을 구별하기 때문에 인공위성과 의료용 영상 장치 등에 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 또한 태양광의 적외선 파장과 열을 수집할 수 있기 때문에, 더 우수한 태양전지와 이미징 장치를 만들 수 있게 할 것이다. 이 연구는 나노포토닉스와 열전기의 작용을 동시에 수행할 수 있게 했기 때문에 두 개의 연구 분야를 연결시키는데 큰 도움을 줄 수 있을 것이다. 따라서 이런 두 분야가 교차되는 미개척 분야에 새로운 길을 열어줄 수 있을 것이다. 이 연구결과는 저널 Nature Nanotechnology에 “Resonant thermoelectric nanophotonics” 라는 제목으로 게재되었다. |
