고효율 녹색 LED 구현 위한 융합나노기술 개발

[산업일보]
반도체 발광소자의 그린갭(green gap)을 해결할 수 있는 녹색 발광 기술이 세계 최초로 개발됐다. 한국연구재단(이사장 정민근)은 신진연구자지원사업의 지원을 받은 이성남 교수 연구팀(한국산업기술대)이 최근 탄소나노튜브를 이용해 질화물계 나노 결정을 성장시키는 방법으로 고효율 녹색 LED 제작의 기반 기술을 개발했다고 밝혔다.

녹색 발광 기술은 그 동안 반도체 발광소자의 경우 500nm(나노미터) 이상과 600nm 이하의 파장대에서 양자효율이 급격히 감소해 고효율의 발광소자를 얻기 어려운 그린갭(green gap) 파장영역의 녹색과 적색 사이 파장의 빛을 만들 수 있는 나노결정 기술이다.

이성남 교수 연구팀은 조명용 광원으로 주목받고 있는 질화물계 발광다이오드의 효율을 높이기 위한 연구에 집중해 그린갭을 극복할 수 있는 융합 나노구조를 탄소나노튜브를 이용해 질화물 반도체 나노 구조 성장법을 개발한 것이다.

세계적 학술지 Nature의 자매지, 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재된 이 연구논문은 10-9을 의미하는 나노(nano)기술을 기반으로 탄소나노튜브를 이용한 기술로 그 동안 학계에서 500-540nm 이상의 발광을 연구하던 데서 나아가 500nm-600nm 영역의 그린갭을 극복할 수 있는 차세대 LED 소자에 응용할 수 있는 융합나노구조를 보고하고 있다.

이 연구성과는 앞으로 광학 및 전기적 물성 향상 및 새로운 구조의 광전소자 개발을 위한 새로운 토대이면서, 기초연구 기술 개발이 산업과 경제로 활성화 되는 또 하나의 계기가 될 것으로 기대된다.

본 연구에서 개발한 기술을 이용할 경우, 그린갭을 해결할 수 있는 뿐 아니라, 질화인듐갈륨 나노결정의 인듐 조성을 조절해 자외선에서 가시광 영역까지의 발광이 가능한 나노 융합 구조로 고효율 발광소자로 발전할 수 있을 것으로 예상됨.

질화물계 반도체 나노 결정구조 형성시 이원계 질화갈륨 및 삼원계 질화인듐갈륨 나노구조의 형성 원리를 해석함으로 질화물계 나노결정-탄소나토튜브-질화물계 나노결정 구조의 발광 다이오드 및 전계 효과 트랜지스터로 확대 가능할 것임.

특히, 학문적으로 물성이 우수한 탄소나노튜브와 삼원계 질화물 반도체의 융합 나노구조 형성 기술을 세계 최초로 보고함으로 광학 및 전기적 물성 향상 및 새로운 융합 광전소자 구조 개발에 대한 새로운 토대를 마련함.