[대학저널 이원지 기자]국내 연구진이 실시간 나노구조 기술로 형광체 없이도 색온도 조절이 가능한 무형광체 백색 발광다이오드(LED) 제조기술을 세계최초로 개발했다.
한국산업기술대학교(이하 산기대, 총장 이재훈) 나노광공학과 남옥현 교수 연구팀(참여핵심연구원: 민대홍 박사)은 나노구조 기술을 응용해 기존에 무형광체 백색LED의 단점인 고비용의 복잡한 제작공정과 외부공정 없이 백색광의 색 온도를 다양하게 변화시킬 수 있는 무형광체 백색 LED 제조할 수 있는 원천기술 개발에 성공하였다.
형광체 없이 백색을 구현하는 '무형광 백색LED'는 차세대 LED조명기술로 전 세계적인 연구가 활발하지만 현재까지 보고된 결과는 추가적으로 '미세패터닝 제작공정'이 필요하며, 또한 다양한 색온도의 백색광 구현을 위해서는 더 복잡한 제작공정들이 요구되어 상용화를 위한 실제소자에의 적용 가능성이 매우 낮았다.
산기대 연구팀은 일반 LED 제조장비(MOCVD)를 이용해 질화갈륨 LED박막을 증착할 때, 나노크기의 질화실리콘(SiNx) 박막을 다양한 밀도로 질화갈륨(GaN) 반도체위에 증착하는 기술과 이 위에 성장되는 3차원 질화갈륨(GaN) 나노구조의 형상을 다양한 형태로 조절할 수 있는 기술을 개발해 무형광체 LED를 제조할 수 있는 원천기술을 개발했다.
이렇게 제작된 3차원 나노구조위에 질화인듐갈륨(InGaN)을 증착시키면 각 나노구조의 형태에 따라서 다양한 색온도의 백색 발광층을 실험단계에서 구현하는 데 성공한 것이다.
또한 이 기술은 현재 LED 제조에 사용되고 있는 MOCVD 장비를 이용하여 대구경 기판에도 적용할 수 있는 가능성이 크다는 점에서 그 잠재적 가치가 크다.
남옥현 교수는 "이번 연구성과는 향후에 실시간 나노마스크 기술을 응용해 다양한 색온도의 무형광체 백색LED를 비교적 간단하게 제작할 수 있는 원천기술을 세계최초로 개발한 것에 큰 의미가 있다"고 말했다.
이 연구는 산업통상자원부의 10대 핵심소재(WPM)사업으로 지원을 받아 수행되었으며 세계적으로 권위 있는 네이처의 자매저널인 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)' 2017년 3월 8일자에 게재됐다.
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