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비극성 산화아연 막의 성장과 특성

전문가 제언: ○ 산화아연(ZnO)은 상온에서 3.37eV의 광폭 밴드갭을 갖고, 청색 또는 자외선-발광다이오드와 레이저다이오드와 같은 단파장 광전자장치에 응용할 수 있는 유망한 직접 밴드갭 반도체 재료이다. 또한 ZnO는 큰 엑시톤(exciton) 결합에너지로 인해 고효율 레이저 시술을 위한 우수한 재료가 될 수 있다.

○ 2000년대에 들어 나노기술의 비약적인 발달로 인해 ZnO의 나노구조 개발에 관심이 집중되었고, 비극성 ZnO막의 성장을 통하여 내부양자효율을 향상시키려는 시도가 많이 있었다. 기본적으로 분극효과로 인해 발생하는 양자우물 구조와 에너지밴드 구조의 변화를 방지하려는데 초점이 맞추어지고 있고, 일본, 미국, 네덜란드 등의 선도로 기술개발이 진행되고 있다.

○ 한국은 지난 5년 간 신성장동력 사업과 그린에너지 산업발전 전략의 일환으로 고효율 조명용 광반도체의 기술개발을 시도하고 있으며, 그에 따라 여러 기관에서 발광다이오드의 발광효율을 높이기 위해 새로운 재료 및 그 제조 기술의 개발에 노력하고 있다. 그러나 대부분의 연구는 GaN 계 화합물을 중심으로 이루어지고 있는 실정이다.

○ 광전자소자로서 응용에 성공하기 위해서는 ZnO막의 구조결함에 기인하는 강한 내부전장에 의한 부정적 효과를 제거한 비극성 ZnO막의 성장기술은 물론 p-형 도핑과 양자우물 구조에 대한 더욱 정확한 이해가 필요하다. 또한 활성 층 영역에서 발생하는 광자가 외부로 방출되는 동안 광추출 효율이 저하하는 현상을 방지하는 연구도 필요하다.

○ 파장대역을 조절할 수 있다는 특성 때문에 차후에는 우리가 상상하기 어려운 분야까지 발광소자의 사용이 확대될 것으로 보인다. 현재 한국의 소자 산업은 고부가가치 분야에서는 일본, 미국 등의 원천기술에 밀리고, 저가 분야에서는 대만 중국 등에 밀리는 상황이므로 고효율 발광소자 원천기술의 개발에 대한 투자가 필요하다.

저자: J. Chen, X. Deng, H. Deng
자료유형: 학술정보