기존 질화물 반도체 기반 LED에 비해 발광 특성과 전력소모를 획기적으로 개선시킬 수 있는 새로운 구리-할로겐(CuHa) 반도체 소자의 발광 메커니즘이 규명됐다.
서울시립대학교(총장 원윤희) 안도열 석좌교수 ((주)페타룩스 대표)가 대구가톨릭대학교 박승환 교수와 공동 연구한 구리-할로겐 반도체 소자 발광 메커니즘 논문이 세계적인 과학 학술지 ‘네이처’의 자매지 ‘사이언티픽 리포트’ 온라인 판(2월16일자)에 발표됐다. <Nature Scientific Reports 온라인 판에 게재된 논문 제목 : Cuprous halides semiconductors as a new means for highly efficient light-emitting diodes (http://nature.com/articles/srep20718)>
연구팀은 구리-할로겐 반도체가 기존의 질화갈륨(GaN) 등과 같은 III-V 족 반도체에 비해 결합 효율성이 높아 빛을 내는 정도가 월등히 뛰어나다는 것을 밝혀냈다. 이론적으로는 기존 LED에 비해 약 1/10의 전류로도 같은 밝기의 빛을 낼 수 있다는 것을 보여줬다.
또한 구리-할로겐 반도체는 결정의 크기와 모양이 실리콘과 유사해 고가의 사파이어가 아닌 저가의 실리콘 기판에서 성장시킬 수 있어 생산단가를 대폭 낮출 수 있다. 안 교수 연구팀은 구리-할로겐 반도체가 소금처럼 이온화 경향이 강해 결정을 성장시키기 어려울 것으로 알려졌지만, 구리 원자와 할로겐 원자는 가장 바깥쪽 전자인 가전자 상태들이 중첩되어 이온화 경향이 완화된다는 것을 발견했다.
안 교수는 "LED 조명 시장 확대의 중요한 요인인 가격 경쟁력과 소자의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 새로운 재료를 찾아냈다는 점에서 의미가 있다"며, "2017년 시제품 개발을 목표로, 2020년 650억 유로로 예측되는 LED 조명 시장(2014년 매킨지 보고서)에서 절대 강자가 되기 위해 노력하고 있다"고 밝혔다.
한편 안 교수는 광반도체 소자 및 양자정보통신 기술 분야의 세계적인 석학으로 2005년 미국전기전자학회(IEEE) 펠로우와 2009년 미국물리학회(APS) 펠로우에 선정됐다. 각 학회의 펠로우는 전자공학, 물리학 분야 전 세계 상위 0.1% 이내 우수한 연구자를 대상으로 엄격한 심사과정을 통해 선정된다.
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