[굿모닝충청 정종윤 기자] 카이스트 물리학과 조용훈 교수 연구팀이 형광체를 사용하지 않는 백색 LED 제조 기술을 개발했다. 이 기술은 차세대 조명 및 디스플레이 기술 발전에 기여할 것으로 보인다.
현재 대부분의 백색 LED는 청색 LED에 황색 형광체를 사용하거나 여러색의 LED 칩을 병렬 조합해서 만드는 방식이다.
그러나 황색 형광체는 희토류 물질로 수입 의존도가 높고, 낮은 연색성, 변색 등의 문제점을 갖는다. 또 여러 색의 LED 칩을 병렬 조합하는 방식은 단가가 매우 높아진다는 단점이 있다.
연구팀은 형광체를 사용하지 않고 하나의 반도체 칩으로 백색 LED를 제작하기 위해 노력해왔다.
연구팀에 따르면 마이크로 복합 구조체 꼭대기 부분을 동심원 모양으로 잘라내 피라미드 구조가 제작되도록 설계했다.
이 마이크로 크기 삼차원 구조체는 각 면마다 다른 조건의 양자우물이 형성돼 각 면에서 다른 색의 빛을 낼 수 있다.
그 결과, 기존 여러 LED 색을 조합할 필요 없이 한 구조체에서 다양한 색을 혼합할 수 있게 된 것이다.
연구팀은 각 결정면의 면적을 조절해 하나의 LED 칩으로 무형광체 백색 LED 시연에 성공했다.
조 교수는 “연구를 통해 LED에 인가하는 전류를 변화시켜도 색이 거의 변하지 않았다. 이는 무형광체 백색 LED의 초기단계로 미래의 무형광체 백색광원의 방향성을 제시했다는 의의를 갖는다”고 밝혔다.
그는 또 “향후 3차원 반도체 공정개발을 통해 효율이 개선된다면 형광체 없이도 값싸고 색 재현성이 좋은 단일 칩 백색 광원으로 활용될 수 있을 것이다”라고 덧붙였다.
한편 연구결과는 네이처가 발행하는 학술지 ‘빛 : 과학과 응용’ 12일자 온라인 판에 게재됐다.
