산화아연 자외광 LED 개발과 이의 재료과학

전문가 제언

○ 발광다이오드(LED)는 반도체가 전기에너지를 받아 전도대로 여기된 전자가 정공과 재결합하여 바닥상태인 가전자대로 에너지를 완화하며 빛을 방출하는 과정을 이용한다. LED는 띠 간격 구조가 직접천이형인 화합물 반도체가 주로 사용되고 있다. LED는 개발된 후 Back Light Unit로 LCD 등에 상용화되고 있으나 가장 큰 응용은 조명용이다.

○ 조명용 백색 LED는 종래의 형광등에 비해 성능/가격비가 우수하고 수명은 40,000 시간 이상이다. 이의 스펙트럼은 가시광 영역에서 태양광의 스펙트럼과 대체로 동일하다. 백색광을 얻는 데에는 형광체를 사용하지 않고 적색 LED, 녹색 LED 그리고 청색 LED를 파워가 거의 동일하게 조정하는 법, 자외광 LED 또는 보라색 LED에 복수의 형광체를 조립하는 법, 청색 LED와 황색계의 형광체 조립 방법 등이 있다.

○ 후자의 방법이 일반적이고 450㎚ 근처의 GaN계 LED 칩의 청색발광을 여기광으로 하여 560㎚ 근처의 Y3Al5O12:Ce계 황색형광체를 여기, 혼색하여 백색을 얻는다. 조명용 백색 LED는 형광체의 선택폭을 넓히기 위해 자외광 LED가 필요하고 ZnO는 또 기판과 에피택시 사이의 격자상수 일치, 수열합성법 성장이 가능하여 원가절감이 기대된다. 그러나 n형이 속성인 ZnO는 고효율의 p형 에피택시 성장이 어려웠다.

○ 이 글에서 일본 ROHM사 등의 저자들은 MBE(분자선에피택시)에 의해 Zn 극성면 ZnO 기판 상에 넓은 띠 간격의 고품질 (MgZn)O 박막을 성장시키고 암모니아 유래 질소(N) 도핑 p형 (MgZn)O/n형 ZnO 이종접합 LED 제조를 소개하고 있다. 전류주입으로 띠 간격 끝 부근에서 자외 발광하는 LED에서 30㎃ 전류주입으로 70㎼ 출력을 얻었다. 산업응용에는 이의 100배 발광강도가 요구되지만 자외광 LED용 ZnO 기판 상에서의 이종접합의 p형 (MgZn)O 에피택시 기술개발에 의의가 있다.

○ 오늘날 거대 백색 조명용 LED 시장 참여 제조회사는 일본의 특허원조 Nichia화학, Sanyo전기, 미국의 Avago, 유럽의 OSRAM, 한국의 LG이노텍, 서울반도체, 삼성전기 등이 있어 과당경쟁과 특허문제가 있다.

저자

Ken Nakahara et al

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2011

권(호)

80(4)

잡지명

應用物理

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

314~318

분석자

변*호

분석물

• 산화아연 자외광 LED 개발과 이의 재료과학.pdf [251,325 byte]

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