조명용 LED의 비용절감과 고출력화를 위한 GaN-on-Si 기술

전문가 제언

○ 세계 에너지 소비량 중에서 조명용 비율은 15～20%라고 알려져 있다. 근래 국제적으로 에너지 절약, 환경부하 저감 등으로 현재 주류인 형광등이나 백열전구 광원에서 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)로 치환이 가속되고 있다. 이 추세는 LED의 성능이 기존 조명에 비하여 발광효율이 높아 작은 전력으로 동등의 휘도를 얻을 수 있기 때문이다.

 

○ 현재 대부분의 LED는 단결정 기판에서 성장되고 있으며, 박막층의 품질은 박막과 기판의 격자정수 등의 특성에 따라서 좌우된다. 그러나 GaN, ZnO, SiC, Al2O3의 단결정은 제조가 어려우며, 고가이다. 근래 단결정 제조 이외 새로운 기판을 활용하는 연구가 진행되었다. 그중에 하나가 Si 기판을 이용하는 기술이다.

 

○ 이 문헌에서 소개하는 GaN-on-Si 기술은 8인치 Si 기판을 이용하고 있다. Si 기판을 이용하는 이점은 종래 GaN계 반도체의 결정성장에 이용되는 기판재료에 비해 12인치까지 대구경 기판을 낮은 가격으로 입수가 가능하다는 것이다. 현재, 몇 회사가 GaN-on-Si 기술과 6인치 Si 기판을 이용해 LED 소자 양산을 실시하고 있다.

 

○ GaN-on-Si 기술에서 중요한 과제는 높은 격자 부정합과 큰 선팽창계수 차에 의한 기판의 휘어짐이나 균열(crack) 문제의 극복이다. 이 연구에서는 전위 저감층, 휨의 제어층 등을 사용하여 8인치 Si 기판에 LED 제작을 하였으며, 시판의 사파이어 기판 상에 제작된 LED와 동등 수준에 이르고 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. 특히 Si 기판표면의 미세조직 제어를 위한 저결함 버퍼층 기술개발 등이 중요하다고 생각된다.

저자

Nunoue Shinya

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

70(11)

잡지명

東芝レビュ-

과학기술
표준분류

재료

페이지

29~33

분석자

김*환

분석물

• 조명용 LED의 비용절감과 고출력화를 위한 GaN-on-Si 기술.pdf [467,248 byte]

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