[대전=충청일보 이한영기자] KAIST(총장 강성모) 물리학과 조용훈 교수 연구팀이 형광체를 사용하지 않은 백색 LED 제조 기술을 개발해 차세대 조명 및 디스플레이 기술의 발전에 기여할 전망이다.
　
이번 연구 결과는 네이처가 발행하는 학술지 '빛 : 과학과 응용 (Light : Science & Applications)' 12일자 온라인 판에 게재됐고, 그 중요성을 인정받아 인쇄본의 표지 논문으로 선정됐다.
　
현재 대부분의 백색 LED는 청색 LED에 황색 형광체를 사용하거나 여러 색의 LED 칩을 병렬 조합해서 만드는 방식으로 황색 형광체의 경우 희토류물질로 수입의존도가 높고, 낮은 연색성, 변색의 문제를 가지고 있으며, 여러 색의 LED칩을 이용하는 경우 단가가 높다는 한계가 있다.
　
연구팀은 문제 해결을 위해 형광체를 사용하지 않고 하나의 반도체 칩으로 백색 LED를 제작하기 위한 방법을 고안했는데, 동심원 모양으로 꼭대기 부분을 잘라낸 피라미드 구조가 제작되도록 마이크로 복합 구조체를 설계한 것이다.
　
이 마이크로 크기 삼차원 구조체는 각 면마다 다른 조건의 양자우물이 형성돼 각 면에서 다른 색의 빛을 낼 수 있어 기존처럼 여러 LED 색을 조합할 필요가 없으며, 실제 연구팀이 시연한 결과 전류를 변화시켜도 색이 거의 변하지 않아 무형광체 백색 LED의 초기단계로 미래 무형광체 백색광원의 방향성을 제시했다는 평가를 받았다.
　
이밖에도 연구팀은 고배율 대물렌즈를 사용해 3차원 구조체 내부에서 전류주입의 정도를 측정하는 방법을 소개해 전류를 효율적으로 주입시키는 방안을 개발한다면 LED 소자의 효율과 색재현성을 조절할 수 있을 것으로 전망했다.
　
조 교수는 "향후 3차원 반도체 공정개발을 통해 효율이 개선된다면 형광체 없이도 값싸고 색 재현성이 좋은 단일 칩 백색 광원으로 활용될 수 있을 것이다"고 말했다. 한편, 임승혁 박사과정 학생이 1저자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자 지원사업과 KAIST 기후변화연구 허브사업의 지원을 받아 수행됐다.