산기대, 모노리식 다파장 광원 기술 개발

차세대 마이크로 LED 디스플레이용 원천 기술 선점

[시흥=뉴시스] 박석희 기자 = 경기 시흥 한국산업기술대학교(이하·산기대) 나노반도체공학과 이성남 교수 연구팀은 질화물계 반도체 발광다이오드(이하·LED)에서 난제로 지적되는 적색 발광을 성공적으로 개발했다고 17일 밝혔다. 

또 이 팀은 하나의 웨이퍼에서 적색, 녹색, 청녹색 영역까지 변화 가능한 모노리식 다파장 마이크로 LED에 대한 원천 기술을 개발했다고 덧붙였다. 전류 주입에 따른 발광 파장의 청색 편이 현상을 역이용해 고안했다.

일반적인 LED 광원의 파장을 결정하는 것은 반도체 재료의 밴드갭에 의해 결정되며, 현재 적색 광원으로는 비소화물 또는 인화물 반도체가 사용되고 있고, 녹색 및 청색 광원으로는 질화물 반도체가 사용되고 있다고 연구팀은 설명했다..

아울러 현재까지 사용하고 풀컬러 LED 광원은 빛의 삼원색인 적, 녹, 청색 LED 광원의 조합으로 구성되며, 풀컬러 광원을 얻기 위해서는 두 가지 이상의 다른 반도체 재료를 조합해야만 한다.

 하지만, 이번 연구는 질화물 반도체만을 이용하여 적색에서부터 청녹색 파장까지 하나의 웨이퍼에서 구현할 수 있는 모노리식 마이크로 다파장 LED 기술을 개발했다고 부연 설명했다.

이와 함께 차세대 디스플레인 마이크로 LED 디스플레이에 적용 가능한 크기인 마이크로 크기 (30~150 마이크로)의 LED에 사용하여 실용성과 응용성을 크게 확보했다는 평가다.

아울러 하나의 반도체 LED 웨이퍼에서 적색에서부터 청녹색 파장까지 구현함으로써 웨이퍼 수준의 전사공정이 가능할 뿐아니라, 웨이퍼 자체를 차세대 마이크로 LED 디스플레이 패널로 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

여기에 특수 목적의 LED 마스크와 같은 광 테라피 분야로 확대할 수 있을 것으로 기대 되며, 빛의 삼원색 구현이 가능함에 따라 색온도의 백색 광원으로의 다양한 목적의 바이오 포토닉스 분야로 확대될 수 있을 것이다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구과제 지원을 받아 수행되었으며 응용 물리 및 신소재 분야에서 세계적으로 권위 있는 ‘어드밴스드 일렉트로닉 머터리얼즈 (Advanced Electronic Materials)’지난 14일 자에 게재됐다.


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