KAIS 물리학과 조용훈 교수 연구팀이 형광체를 사용하지 않은 백색 발광다이오드(LED) 제조 기술을 개발했다.
이번 신기술은 별다른 형광체나 여러 색의 LED 칩을 조합하지 않고도 백색광을 얻을 수 있는 기술이다.
기존의 백색 LED는 청색 LED에 황색 형광체를 사용하거나 여러 색의 LED칩을 조합하는 방법을 이용했다.
형광체는 주로 희토류 물질을 사용하는데 수입에 의존하고 여러 색의 LED 칩 조합 방식도 단가가 높아지는 단점이 있다.
조용훈 교수 연구팀은 꼭대기 부분을 잘라낸 피라미드 구조를 만들어 하나의 반도체 칩으로 백색광을 얻는데 성공했다.
마이크로 크기의 삼차원 구조체는 각 면마다 다른 조건의 양자우물이 형성돼 각 면에서 다른 색의 빛을 낼 수 있다.
양자우물은 높은 에너지를 갖는 반도체 사이에 수 나노미터 두께의 낮은 에너지를 갖는 반도체 박막으로 형성된 구조로 LED 소자에서 빛을 발광하는데 핵심 역할을 한다.
이렇게 만들어진 구조체는 각 결정면의 면적을 조절해 하나의 LED 칩으로 무형광체 백색광을 낼 수 있고 전류 변화에도 색이 거의 변하지 않았다고 연구팀은 설명했다.
또 결정면의 면적을 변화시킴으로써 다양하게 혼합된 색의 LED 제작이 가능하다.
조용훈 교수는 “이번 기술은 무형광체 백색 LED의 초기단계로 미래의 무형광체 백색광원의 방향성을 제시했다는 의의가 있다”며 “앞으로 3차원 반도체 공정개발을 통해 효율을 개선시킨다면 형광체 없이도 값싸고 색 재현성이 좋은 단일 칩 백색 광원으로 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.
한편, 이번 연구결과는 네이처가 발행하는 학술지 ‘빛 : 과학과 응용 (Light : Science & Applications)’ 온라인 판에 게재된 뒤, 인쇄본의 표지 논문으로 선정되기도 했다.
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