고효율 녹색 LED 구현을 위한 융합나노기술 개발로 그린갭 해결
고효율 녹색 LED 구현을 위한 융합나노기술 개발로 그린갭 해결
  • 박현진 기자
  • 승인 2016.01.16 09:43
  • 댓글 0
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탄소나노튜브에 인듐-갈륨-질소 주입으로 생긴 나노 결정, 강한 녹색 발광 특성 나타내

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

녹색 발광 기술은 그 동안 반도체 발광소자의 경우 500nm(나노미터) 이상과 600nm 이하의 파장대에서 양자효율이 급격히 감소하여 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 집중하여 그린갭을 극복할 수 있는 융합 나노구조를 탄소나노튜브를 이용하여 질화물 반도체 나노 구조 성장법을 개발한 것이다.

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 마련하였다.

(a) 일렬로 배열되어 있는 탄소나노튜브 템플릿 구조, (b) 질화인듐갈륨 삼원계 나노 결정 구조체가 형성된 전자현미경 모습, (c) (b)를 확대한 나노 결정 구조체, (d) 탄소나노튜브 하부에 형성된 질화갈륨 이원계 육각 형태의 결정체의 형상
탄소나노튜브 하부에 질화갈륨 이원계 육각형태의 씨앗 결정이 형성되고 이후 탄소나노튜브 끝단에 질화인듐갈륨 삼원계 나노결정구조가 형성되는 순서를 a-d에 나타내었다. 이때 하부에 성장된 씨앗 갈륨-질소 결정이 서로 합체하여 더욱 증가된 육각형태의 질화갈륨 결정을 형성함.

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 연구개발 성과는 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.

 

 

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