Si 기판에 LED용 GaN계 결정성장과 발광디바이스 응용

전문가 제언

○ GaN계 질화물 반도체를 사용하는 발광다이오드(LED)에서 특히 백색 LED는 효율이 해마다 향상되어 형광등을 능가하는 제품이 실현되고 있다. LED에 사용되는 GaN 소자는 이종기판인 사파이어나 SiC상에 에피택셜 성장시키므로 결함밀도가 높은 편이나, 재료의 고유 특성상 밝게 빛난다.

○ LED 산업이 순조롭게 성장하려면 해결해야 할 과제도 많이 있다. 그 중에는 새로운 기판 개발, 내부 양자효율 및 광 추출 효율 개선, 장파장 영역의 고효율화, 연색성·색온도 개선, 칩의 대형화, 제조비용 저감 등에 대한 기술개발이 요구되고 있다.

○ 현재 양산되고 있는 GaN계 LED용 기판은 사파이어나 SiC 웨이퍼이다. 격자상수 및 열팽창계수의 차이에서 발생하는 결정결함을 완충층 성장기술 등을 이용하여 결정결함을 최소화한 LED epi-wafer가 사용되고 있다. 그러나 이들 기판은 공통적으로 원가가 높으며, 특허분쟁 요인이 있어 새로운 대체 기판개발이 필요하다. 대체 기판으로 Si, ZnO, LiGaO2 등이 검토되고 있으며, 이 중에서도 Si가 양산성과 가격 면에서 가장 실용화 가능성이 높은 편이다.

○ 국내에서도 GaN계 LED산업은 휴대폰, 신호등, 전광판 자동차에 사용되기 시작했으며, LCD용 백라이트, 조명등과 같은 고부가치 제품개발을 위한 연구개발이 활기를 띄고 있다. 특히 GaN 에피 성장에 대한 주요기술은 선진국의 Nichia, Cree 등이 보유하고 있다. Si를 이용한 대체 기판에 대한 연구는 국내에서도 관심이 많으며, 지식경제부 과제로 전북대학(하이쏠라) 연구가 시행되었다.

○ Si 기판은 비교적 가격이 저렴하며, 여러 가지 Si 전자소자와 융합한 새로운 디바이스 개발도 가능하다고 생각된다. 고품질 결정성장을 실현하기 위해서는 여러 가지 난제가 있다. 특히 Si 기판표면의 미세조직 제어를 위한 에칭 및 연마기술과 저결함 버퍼층 기술개발 등이 중요하다고 생각된다.

저자

Masahiro Sato

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2012

권(호)

47(3)

잡지명

セラミックス

과학기술
표준분류

재료

페이지

151~155

분석자

김*환

분석물

• Si 기판에 LED용 GaN계 결정성장과 발광디바이스 응용.pdf [243,809 byte]

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