이성남 한국공대 교수, ‘모노리식 풀컬러 LED’개발

세계적 권위의 첨단 광학 재료 온라인판에 게재

[시흥=뉴시스] 박석희 기자 = 경기 시흥시 한국공학대학교는 이성남 나노 반도체공학과 교수 연구팀이 질화물계 반도체 발광다이오드(이하·LED가 적색에서 녹색을 거쳐 청색까지 발광할 수 있는 풀컬러 모노리식 LED 소자 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

지금까지 해당 디스플레이를 구현하기 위해서는 세 가지 웨이퍼에서 각각의 적색, 녹색, 청색 LED를 하나의 디스플레이 패널에 결합해야 하는 매우 복잡하고 어려운 공정으로 상용화에 큰 걸림돌이 되어왔다.

하지만 이 교수 연구팀은 이번 연구에서 하나의 IN GAN LED의 표면에 2차원 나노 구조 형성하고, 이 나노 구조로부터 적색, 녹색 및 청색을 동시에 구현할 수 있는 박막 성장법을 개발했다고 학교 측은 전했다.

또 이번 연구에서 이 교수팀은 파장별 발광 세기의 차이를 억제하기 위해, 동일 전류에서 매우 짧은 전류를 주입하는 펄스 주입 조건을 제어해 파장을 제어하는 기술을 개발했다고 덧붙였다.

일반적인 LED는 연속 주입 전류 조건으로 구동되지만, 이번 연구는 동일 전류에서 매우 짧은 펄스와 긴 펄스 주입 조건을 사용해 발광 파장과 세기를 제어하는 기술을 개발해, 하나의 LED에서 다양한 파장을 얻는 데에도 성공했다고 했다.

이성남 교수는“이번 연구 성과는 기존의 질화물 반도체 3차원 나노 구조 LED를 대신해 기존 LED 공정이 적용할 수 있는 2차원 형태의 표면 나노 구조를 이용해 적색에서 청색까지 가능한 성장 기술을 개발했다"라고 말했다.

이어 “기존의 적색에서 청색까지 제어 방법을 기존의 연속 주입 전류 제어 방식에서 벗어나, 동일한 작동 전류에서 단지 펄스 주입의 조건만을 이용해 다양한 파장과 발광 세기를 동시에 제어할 수 있다"라고 덧붙였다.

아울러 "차세대 LED 디스플레이 및 다기능성 다파장 LED 광원으로 응용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 강조했다.

한편 한국연구재단의 중견 연구과제 지원받아 수행된 이번 연구는 광학 및 재료 분야에서 세계적으로 권위 있는 ‘첨단 광학 재료 (Advanced Optical Materials, IF=10.05 2023년 7월24일 자 온라인판에 게재됐다.

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