조용훈 KAIST 교수팀 기술개발
무형광체 백색광원 방향성 제시
무형광체 백색광원 방향성 제시
형광체를 사용하지 않고 백색 발광다이오드(LED)를 만들 수 있는 기술이 개발됐다.
조용훈 KAIST 물리학과 교수팀(사진)은 꼭대기 부분을 잘라낸 피라미드 구조의 마이크로미터 크기의 동심원 모양 복합 구조체를 만들어 형광체를 사용하지 않고 백색광을 내는 '백색 LED 제조 기술'을 개발했다고 23일 밝혔다.
백색 LED는 대부분 청색 LED에 황색 형광체를 사용하거나 여러 색의 LED 칩을 병렬 조합해 만든다. 그러나, 황색 형광체는 희토류 물질로 수입 의존도가 높고, 낮은 연색성과 변색 등의 문제가 있다. 여러 색의 LED 칩을 병렬 조합하는 방식으로 만들기 때문에 단가가 높다는 단점도 있다.
연구팀은 면마다 다른 색의 빛을 내도록 마이크로 크기의 삼차원 구조체를 만들어 여러 LED색을 조합할 필요 없이 한 구조체에서 다양한 색을 혼합할 수 있게 설계함으로써, 기존 LED 제작 방식의 문제점을 해결했다. 삼차원 구조체를 만드는 시간과 조건을 조절해 각 결정면의 면적을 변화시키면 다양하게 혼합된 색의 LED를 제작할 수 있다는 설명이다.
연구팀은 하나의 LED 칩으로 무형광체 백색 LED를 만들어 시연했으며, LED에 흘려보내는 전류를 변화시켜도 색이 거의 변하지 않는다는 사실을 확인했다. 이는 무형광체 백색 LED의 초기 단계로, 미래 무형광체 백색광원의 방향성을 제시했다는 데 의미가 있다고 연구팀은 강조했다. 조용훈 교수는 "전류를 효율적으로 주입하는 방법을 개발한다면 LED 소자의 효율과 색 재현성을 조절할 수 있다"면서 "향후 3차원 반도체 공정 개발을 통해 효율을 개선하면 형광체 없이 값싸고 색 재현성이 좋은 '단일칩 백색광원'으로 활용할 수 있다"고 말했다. 이 연구결과는 세계적 학술지 '빛:과학과 응용' 온라인판에 최근 실렸으며, 성과의 중요성을 인정받아 인쇄본의 표지 논문으로 선정됐다.
한편 이 연구는 임승혁 박사과정 학생이 1저자로 참여했으며, 연구재단의 중견연구자지원사업과 KAIST 기후변화연구허브사업의 지원을 받아 이뤄졌다.
대전=이준기기자 bongchu@
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