속이 빈 나노입자 합성해 LED 제조하는 공정 개발

윤의준 서울대 교수 공동 연구팀

아주경제 이한선 기자 = 

윤의준 교수

국내연구진이 LED 효율을 높이는 신공정을 개발했다.

서울대학교 공과대학은 윤의준 재료공학부 교수가 참여한 공동 연구팀이 조명용 LED의 효율을 올리고 기판의 휨 문제를 해결할 수 있도록 기존의 LED 공정에 속이 빈 실리카 나노입자 합성기술을 접목한 신기술을 세계 최초로 개발했다고 17일 밝혔다.

연구결과 기존 LED 제조공정을 그대로 활용하면서 LED의 효율을 올릴 수 있을 것으로 기대된다. 

이번 연구는 산업자원통상자원부의 산업 원천 과제를 통해 지원받아 윤 교수가 총괄책임을 맡고 서울대 화학생물공학부 차국헌 교수, 한흥남 재료공학부 교수, 김종학, 우희제 박사과정 학생과 박진섭 한양대 융합전자공학부 교수, 한국과학기술연구원 조이길 박사, 최인석 박사, 일본 리츠메이칸대 나니시 교수가 참여했다. 

LED는 형광등에 비해 에너지 효율이 좋지만 상대적으로 높은 가격 때문에 널리 보급되지 않고 있고 가격을 하락시키려면 대면적 기판을 사용해 대량생산이 가능해야 하는데 이때 휨 현상이 걸림돌이었다. 

일반적으로 LED 제조 시 질화갈륨의 단결정 박막을 사파이어 기판 위에 섭씨 1000도의 고온에서 성장한다.

이 때 두 재료의 열수축 성질이 매우 달라 결정 성장 후 기판이 휘는 현상이 발생하고 이런 현상은 대면적 기판으로 갈수록 더욱 심해진다. 

연구팀은 결정성장에 앞서 속이 빈 실리카 나노입자를 사파이어 기판 위에 도포해 결정의 결함농도를 크게 줄였다.

또 속 빈 실리카 나노입자가 LED에서 발생한 빛을 산란시켜 LED 효율 향상에도 영향을 준다는 사실을 입증했다.   

연구 내용은 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트 인터넷판 13일자에 실렸다.

윤 교수는 “기존 LED 제조공정에서도 LED의 효율을 올리고 기판의 휨 현상을 줄일 수 있다”며 “우리나라 조명용 LED의 국제경쟁력을 높인다는 데 의의가 있다”고 밝혔다.