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[오늘의 과학자]형광체 없는 백색 LED제조 기술 개발

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[오늘의 과학자]형광체 없는 백색 LED제조 기술 개발

머니투데이
  • 류준영 기자
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  • 2016.02.23 13:20
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KAIST 조용훈 교수팀 주도…"미래 무형광체 백색광원 방향성 제시"

조용훈 교수/사진=KAIST
형광체를 사용하지 않은 마이크로 크기의 끝이 잘린 피라미드 형태의 복합 구조체에서 전류 주입으로 백색광을 내는 개념도/자료=KAIST
카이스트(KAIST) 물리학과 조용훈 교수팀이 형광체 없이 특수 구조로 제작한 3차원 반도체로 백색광을 내는 LED(발광다이오드)를 개발했다고 23일 밝혔다.

이는 청색 LED에 황색 형광체를 쓰거나 여러 색상의 LED를 병렬 조합하는 방식의 기존 백색 LED와 달리 피라미드 구조의 마이크로 복합 구조 반도체칩으로 백색광을 내는 LED이다.


청색 혹은 자외선을 흡수해 녹색, 황색, 적색 등 형광을 방출하는 희토류 물질인 형광체는 수입의존도가 높다. 낮은 연색성과 변색 등도 문제가 된다. 또 여러 색의 LED 칩을 병렬 조합하는 방식은 단가가 높다는 단점이 따른다.

연구진은 마이크로 크기의 3차원 반도체를 동심원 모양으로 꼭대기 부분을 잘라낸 피라미드 구조가 되도록 설계한 뒤 3차원 구조체 내 변화에 따라 여러 색을 낼 수 있도록 해 기존 LED 방식의 문제점을 해결했다.

조용훈 교수/사진=KAIST
조용훈 교수/사진=KAIST
이 마이크로 크기 3차원 구조체는 면마다 LED 소자에서 빛을 내는 핵심 구조인 양자우물이 다르게 형성돼 있다. 이 덕에 각 면에서 다른 색의 빛을 낼 수 있다.


여러 LED 색을 조합할 필요도 없다. 삼차원 구조 반도체 칩 하나로 다양한 색을 혼합할 수 있기 때문이다.

조 교수는 “무형광체 백색 LED의 초기 단계로 미래의 무형광체 백색광원의 방향성을 제시했다”며 "앞으로 3차원 반도체 공정개발을 통해 효율을 개선하면 값싸고 색 재현성이 좋은 무형광체 단일칩 백색광원으로 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.



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