기존 반도체 공정과 호환되며, 재료과학 국제 학술지 머터리얼즈 투데이에 게재됐다.

메타표면은 수십 나노미터 두께로 빛의 위상·편광·진폭을 조절하는 차세대 광학 기술이다. 하지만 낮은 투과율, 열 취약성, 복잡한 제작 공정이 상용화의 걸림돌이었다.

연구팀은 실리콘 산화물 기판 위에 티타늄 산화물을 250℃ 이하에서 결정질로 증착했다. 굴절률을 0.43 높이고 두께를 26nm로 줄였다. 여기에 정밀 나노구조를 새겨 하나의 표면에서 세 가지 색(빨강·초록·파랑)을 모두 최적화했다.

투과율은 빨강·초록에서 95%, 파랑에서 75%를 기록했다. 기존 대비 4~5배 높아진 수치다. 30nm 이하 박막으로도 구현 가능해 후처리 공정이 쉽고 비용도 절감된다.

전자빔 리소그래피로 직경 5mm 메타렌즈를 제작해 고해상도 이미징 성능을 입증했다. 노 교수는 “스마트폰 카메라는 더 얇고 선명해지고, AR·VR 기기는 안경처럼 가벼워질 것”이라고 말했다.

이번 연구는 POSCO홀딩스 N.EX.T IMPACT 과제와 정부 지원으로 수행됐다.