조간세미, '칩 크기 무관' 광효율 유지하는 녹색 마이크로 LED 개발

조간세미가 칩 크기가 작아져도 발광효율을 유지하는 녹색 마이크로 발광다이오드(LED) 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

마이크로 LED는 발광소자 크기가 25마이크로미터(㎛) 이하로 작아지면 디스플레이에 사용하기 어려울 정도로 발광효율이 떨어지는 것으로 알려져 있다.

특히 적·녹·청(RGB) 가운데 파장이 작은 청색부터 파장이 긴 녹색, 적색으로 갈수록 활성층의 인듐(In) 함량이 증가하면 발광효율이 급격히 감소한다.

류웅렬 조간세미 박사는 백종협 한국광기술원, 심종인 한양대 교수 등 연구진과 협력해 이런 한계를 극복하고 칩 크기나 빛의 파장이 문제가 되지 않는 질화물 LED 발광소자를 개발했다고 설명했다.

활성층 내부에서 형성되는 전기장이 발광효율을 낮추는 것을 막기 위해 일정 수준 이상 정공 농도를 갖는 p형 산화아연(ZnO) 기반의 산화물 반도체를 이용해 p형 층을 형성한 것이 핵심이다.

류 박사는 “발광효율에 영향을 미치는 스트레스는 마이크로 LED에 정공보다 전자가 10배 가량 많은 농도 불일치 때문에 활성층 내부에 전기장이 형성돼 발생한다”면서 “이는 스트레스가 마이크로 LED를 구성하는 물질들의 격자상수 불일치에 따른 물리적인 힘으로 생성된다는 기존 상식을 깬 것”이라고 말했다.

조간 세미의 녹색 마이크로 LED 발광소자. 왼쪽부터 1μA 전류 시 직경 1.5, 2.5, 4, 5μm 크기. 〈사진 조간 세미 제공〉

류 박사와 연구진은 지난해 개발한 청색 마이크로 LED에 이어 녹색 마이크로 LED도 칩 크기나 주입전류에 따른 발광효율 감소를 보이지 않았다고 설명했다.

파장 변동폭도 6나노미터(㎚)로 작아 재현되는 색 변동폭이 작아야 하는 마이크로 LED 디스플레이에 적합한 수준이라고 부연했다.

조간세미는 청색과 녹색에 이어, 유사한 성능을 보이는 적색 마이크로 LED도 개발 중이다.

방문환 조간세미 대표는 “이번에 개발된 녹색 마이크로 LED의 소자성능은 지금까지 어떤 글로벌 기업과 연구기관에서도 도달하지 못한 수준”이라며 “국내외 디스플레이, LED 업체들과 협업 중”이라고 말했다.

이번 연구 성과는 산업통상자원부 광융복합산업 글로벌경쟁력강화사업 및 산업융합원천기술개발사업의 지원을 받아 조간세미, 한국광기술원 광반도체디스플레이연구본부, 한양대 나노광전자학과 연구진이 수행한 결과다.

조간세미는 지난해 시작한 스타트업으로, 마이크로 LED 관련 라이센스 사업을 추진 중이다.

김영호 기자 lloydmind@etnews.com