전기·광학적 효율 높인 마이크로 LED 개발…고려대 

국내 연구진이 차세대 광원으로 주목받는 마이크로 LED의 전기적· 광학적 효율을 동시에 높이는 기술을 개발했다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 고려대 김태근 교수 연구팀이 금속 이온의 전기화학적 도핑 방법으로 마이크로 LED의 전기·광 효율을 높인 고효율 투명전극을 개발했다고 14일 밝혔다. 

마이크로 LED는 대형화가 쉽고 수명이 길어 미래형 디스플레이의 발전을 이끌 차세대 광원으로 주목받고 있다.

그러나 고해상도 마이크로 LED 디스플레이 구현을 위해서는 작고 제한된 픽셀(pixel) 면적에 효과적으로 전류를 주입해 빛의 추출을 극대화해야 한다. 

하지만 현재까지 진행된 연구는 광원의 구조적인 측면에서 접근해 전기적 특성보다는 광학적 특성을 높이는데 주력했다. 

연구팀은 투과도가 98% 이상으로 매우 높은 밴드 갭(band-gap)을 갖는 물질에 선택적 금속 이온 도핑이 가능하다는 것을 확인하고, 밴드 갭 물질 내부에 나노 스케일의 전류 주입 경로를 형성했다. 

그 결과 높은 투과도를 유지하며, 효과적으로 전류 주입이 가능한 새로운 방식의 투명전극 구현에 성공했다. 

마이크로 LED는 일반적인 대면적 LED와 비교해 불투명한 p-금속전극에 가려지는 면적이 상대적으로 많아 활성층에서 생성된 빛이 외부로 나가지 못하고 내부에서 재흡수 되거나 손실이 발생한다. 

연구팀이 가시광 영역에서 투과도가 매우 높은 질화알루미늄(AlN) 물질 내부에 인듐(In)과 주석(Sn) 금속 기반의 전류 주입 경로를 형성시켜 높은 투과도는 유지한 채 효과적인 전류 주입이 가능한 새로운 방식의 투명전극을 구현하는 데 성공한 것이다.

연구팀이 개발한 투명전극을 적용한 마이크로 LED는 기존에 사용돼 온 인듐주석산화물(ITO) 투명전극 기반의 마이크로 LED보다 전류 밀도는 13%, 광 출력은 5% 향상된 특성을 보였다.  

김태근 교수는 “다양한 유‧무기 반도체를 고효율 광전소자로 활용할 수 있는 범용의 전류 주입 기술을 개발했다”며 “질화물 반도체 기반의 발광소자뿐만 아니라 유기물 기반의 발광소자, 태양전지 등 다양한 산업 분야로 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(리더연구)의 지원으로 수행됐다.

연구 성과는 나노 및 마이크로 과학 분야 국제학술지 ‘스몰(Small)’ 지난 4일자에 게재됐다.  

출처: http://news1.kr/articles/?3449572