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첨단기술정보

실리콘 발광기술의 난제

전문가 제언: - 실리콘에서 가시광선이 나온다는 사실이 90년대 초 영국 과학자들에 의해 발견된 후, 여러 연구기관들이 가시범위에서 빛을 발산하는 실리콘을 연구개발 하였으나 발광효율이 낮아 발광소자의 상용화에 어려움이 많았다. 실리콘 발광기술은 아직도 광 연구자들에게 ‘성배(holy grail)로 간주되고 있다.

-문제는 실리콘이 빛을 발산하는 것을 원치 않는다는 것이다. GaAs, InP 과는 다르게 실리콘은 간접형 밴드갭(indirect bandgap)특성을 갖고 있어 여기된 전자와 홀이 서로 재결합 시 빛보다 열을 더 많이 방출하기 때문이다.

- 미국 펜실바니아 대학에서 이런 어려움을 극복하기 위하여 플라스모닉 효과(plasmonic effect)를 이용하였다. 금속의 나노입자와 빛 사이의 상호작용을 이용한 방법으로 입사되는 빛을 이용하여 금속입자의 자유전자 움직임인 플라스몬을 생성하고 플라스몬이 금속주위의 전자기장을 증폭시키는 효과를 이용한다.

-실리콘 광학의 연구는 계속되어 지금 상용화의 시작점에 있다. 발광 효율이 낮은 실리콘 반도체에 플라스몬 효과를 이용하여 발광효율을 높여 실리콘 기반의 광원소자 개발뿐만 아니라 다양한 기능성 광소자의 개발을 가능하게 하였다.