한국산업기술대학교 신개념 LED세계최초 개발

한국산업기술대 이성남 교수

한국산업기술대학교(이하 산기대) 나노-광공학과 이성남 교수 연구팀이 발광 다이오드의 항복 현상을 이용한 신개념 구조의 발광다이오드(LED)와 이를 이용한 교류 발광다이오드를 세계 최초로 개발했다.

핵심은 고효율의 발광 다이오드 제작으로 제조공정 간소화는 물론 기존 구조와는 완전히 다른 구조의 소자 접근을 인정받은 것으로 항복 전도성 채널 형성 및 새로운 전류 흐름 경로에 대한 메커니즘의 새로운 해석이다.

이 기술은 세계 권위의 네이처 자매 저널인'사이언티픽 리포트(Scientific Reports)'에 지난 8일 자로 정식 게재됐다.

연구팀은 일반적 발광 다이오드에서 역방향 바이어스 인가에 따라 발생하는 소자의 항복 파괴 현상을 역으로 이용해, 매우 작은 항복 전도성 채널 형성법을 제안했다. n형에서 p형으로 전류가 흐르며 발광하는 기본 원리에서 벗어나, p형 전극에서 같은 채널로 다른 p형 전극으로 흐르게 하는 새로운 전극 구조의 발광다이오드 구조를 구현해 낸 것이다.

이 경우 신개념에 의한 발광 다이오드를 구동할 수 있는 원천기술 확보로 발광다이오드의 가격 경쟁력과 효율을 증가시킬 수 있을 것으로 예상된다.

이번 연구에는 이 교수 이외에 한상현, 백승혜, 이현진 교수진과 전북대학교 김현수 교수 등이 핵심 연구진으로 공동 참여했다.

이성남 교수는 "이번 연구에서 다이오드의 항복 현상을 역 이용하여 항복 유도 전도성 채널을 다이오드에 형성함으로써, 기존의 n형 및 p형 전극 구조에서 벗어난 신개념 전극 구조를 형성할 수 있다"며 "p형 전극만을 이용해 직류-교류 변환기 없이 교류 발광 다이오드를 제작할 수 있는 원천 기술을 세계 최초로 개발한 것에 큰 의미가 있다"고 말했다. 이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센서의 ICT 창의과제로 지원을 받아 수행됐다.

시흥/심재호기자 [e-mail]

<용어설명>

■기존 n-p 형 LED와 항복현상

상용화 발광 다이오드는 전자를 공급할 수 있는 n형 반도체와 p형 반도체의 접합으로 구성돼 있으며 발광 다이오드는 직류 전류 인가에 따라 발광현상을 나타낸다. 가정용 전원을 교류 전원을 사용해야 하기 때문에, 기존의 교류 발광 다이오드는 교류를 직류로 변화시키는 변환기를 사용하여 작동을 하고 있다.항복 현상은 역방향 바이어스 조건에서 소자가 견디지 못하고 파괴되는 경우를 말한다.

/한국산업기술대학교 제공