KAIS 조용훈 교수팀, 형광체 사용않은 백색 LED 기술 개발

[대전·충청=이데일리 박진환 기자]형광체를 사용하지 않은 백색 LED 제조 기술이 KAIST 연구팀에 의해 개발됐다.

조용훈 KAIST 교수

KAIST는 물리학과 조용훈 교수 연구팀이 형광체를 사용하지 않은 백색 LED 제조 기술을 개발, 향후 차세대 조명 및 디스플레이 기술의 발전에 기여할 것으로 기대된다고 23일 밝혔다.

현재 대부분의 백색 LED는 청색 LED에 황색 형광체를 사용하거나 여러 색의 LED 칩을 병렬 조합해서 만드는 방식이다.

그러나 황색 형광체는 희토류 물질로 수입의존도가 높고, 낮은 연색성, 변색 등의 문제점과 함께 여러색의 LED 칩을 병렬 조합하는 방식으로 단가가 매우 높아진다는 단점이 있다.

임승혁 KAIST 박사과정

이에 연구팀은 문제 해결을 위해 형광체를 사용하지 않고, 하나의 반도체 칩으로 백색 LED를 제작하기 위한 방법을 고안했다.

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 있으며, 결국 기존의 여러 LED 색을 조합할 필요 없이 한 구조체에서도 다양한 색을 혼합할 수 있게 된다.

연구팀은 각 결정면의 면적을 조절해 하나의 LED 칩으로 무형광체 백색 LED를 시연, 미래의 무형광체 백색광원의 방향성을 제시했다는 점에서 큰 의의를 갖는다.

조 교수는 “향후 3차원 반도체 공정개발을 통해 효율이 개선된다면 형광체 없이도 값싸고, 색 재현성이 좋은 단일 칩 백색 광원으로 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다.

한편 임승혁 박사과정 학생이 1저자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자 지원사업과 KAIST 기후변화연구 허브사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 네이처가 발행하는 학술지 ‘빛 : 과학과 응용 (Light : Science & Applications)’ 12일자 온라인 판 표지 논문으로 선정됐다.