마이크로LED의 엑시머 레이저 Lift-off로
실현하는 광학 달팽이관 임플란트

과제

청각 장애인 또는 난청을 겪는 사람들의 청각 기능을 회복하기 위해 전 세계적으로 약 700,000개의 전기적 달팽이관 임플란트(eCI)가 사용되어 왔습니다. 하지만 제한된 가청도로 인해 사용자가 시끄러운 곳에서 말을 제대로 이해하지 못하거나 음악을 제대로 즐길 수가 없었습니다. 한 가지 해결책은 광유전학 기술을 사용하여 귀의 신경 세포를 빛에 민감하도록 만드는 것이었습니다. 그러면 광학 달팽이관 임플란트(oCI)가 소리의 주파수에 따라 빛을 이용하여 달팽이관 내의 여러 부위를 선택적으로 자극할 수 있습니다. 목표는 32개, 64개, 심지어 128개에 이르는 다양한 주파수 채널을 통해 삶의 질을 크게 향상시키는 것입니다. 이를 통해 말소리를 보다 명확하게 이해할 수 있으며 음악도 지금보다 더 선명하게 즐길 수 있습니다.

OptoGenTech GmbH는 이 연구 분야에서 선도적인 위치에 있는 기업이며, 독일 내 4개의 대학 연구소와 협업하는 동시에 괴팅겐에 위치한 Photonik Inkubator GmbH에서 자금을 지원받고 있습니다. 설립자이자 CTO인 Christian Goßler 박사는 “우리는 oCI 개발을 위한 최고의 기기는 고밀도 박막집적 마이크로 LED가 내장된 얇고 신축성 있는 기기가 될 것이라고 판단했습니다. 핵심 난제는 LED를 사파이어 성장 웨이퍼에서 제거하여 어떤 경우에도 손상없이 정확하게 플렉서블 oCI에 위치시키는 것이었습니다.”라고 설명합니다.

솔루션

프라이부르크 대학의 Goßler 박사와 그의 동료들은 GaN 마이크로 LED를 이용하여 모든 웨이퍼 레벨 제조 전략을 개발하였고 248nm의 Coherent COMPex 엑시머 레이저를 사용하는 레이저 Lift-off(LLO) 공정에 기반을 두었습니다. LLO는 입증된 일반적인 방법론으로서 자외선 레이저 펄스가 투명한 사파이어를 통해 적용되는 방식입니다. 이 펄스들이 소재의 접점 영역에서 10나노미터 굵기의 얇은 GaN 막을 융제하여 사파이어에서 GaN을 방출합니다. Gossler는 COMPex의 높은 펄스 에너지를 통해 여러 개의 마이크로LED가 하나의 레이저 펄스로 부드럽게 방출될 수 있으며, 높은 펄스 에너지 안전성(0.75%(1 시그마) 이상)이 중요한 제조 단계를 위한 프로세스 창을 극대화한다고 설명합니다.

결과

OptoGenTech는 임상 전 프로토타입을 개발하여 시험에 성공하면서 고유한 oCI 기술을 개발하여 괄목할 만한 발전을 이루어 내고 있습니다. 임상 실험 단계를 남겨놓고 있는 지금 OptoGenTech는 청각 장애인들의 삶의 질을 상당 부분 개선할 수 있는 성공적인 솔루션을 확보한다는 것에 낙관하고 있습니다. 이 새로운 장치로 듣는 음악 소리가 어떤지 확인해보고 싶다면 이 회사의 웹 사이트에 소개된 이 인상적인 시뮬레이션을 들어보십시오.

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