비정질 실리콘 양자점 이용 총천연색 LED 첫 개발

비정질 실리콘 양자점을 이용한 총 천연색 발광다이오드(LED)가 국내 연구진에 의해 처음으로 개발됐다.

　광주과학기술원(K­JIST·원장 김효근) 신소재공학과 박성주교수(49)팀은 19일 비정질(amorphous) 실리콘 양자점의 크기만을 조절해 총 천연색 빛을 자유자재로 구현할 수 있는 LED를 제작하는 데 성공했다고 밝혔다.

　이번에 개발된 비정질 양자점 실리콘 LED는 발광효율이 높을 뿐만 아니라 동작전압이 매우 낮아 컴퓨터 표시등·액정표시장치(LCD)·전광판 등 각종 전자제품으로의 다양한 응용이 기대된다.

　특히 갈륨비소(GaAs)나 질화갈륨(GaN) 등을 이용한 화합물 반도체보다 제작비용이 100분의 1에 그칠 정도로 제작공정이 간단해 세계적으로 3조원 규모에 달하는 발광소자 시장을 상당부분 대체할 수 있을 것으로 예상된다.

　박교수팀은 플라즈마로 증진된 화학기상증착법(PECVD)을 사용, 원자구조 배열이 규칙적이지 않은 비정질 실리콘을 나노미터(1나노미터는 10억분의 1미터) 크기의 양자점 형태로 작게 만들었고 이를 자유롭게 조절할 수 있도록 제작했다.

　비정질 실리콘은 스폰지 형태의 다공질이나 결정질 실리콘보다 발광효율이 월등히 높고 청색과 같은 가시광선을 효율적으로 발생해 우수한 발광소자를 제작할 수 있다는 장점 때문에 그동안 세계적인 연구대상으로 주목받아 왔다.

　일반적으로 원자구조 배열이 규칙적인 단결정질 실리콘은 전기 특성이 뛰어나 초고직접 메모리 소자 등에 사용되고 있으나 빛의 효율이 낮은 단점 때문에 발광

소자로 널리 활용되지 못하고 있다.

　박교수팀의 이러한 연구성과는 물리분야에서 세계적으로 권위있는 전문학술지 ‘피지컬리뷰레터스’ 2월호에 소개된 데 이어 23일 발행 예정인 ‘어플라이드피직스레터스’ 4월호에 게재된다.

　박교수는 “기존의 발광소자보다 성능이 우수하기 때문에 다양한 응용제품 개발을 통해 실리콘 반도체 시장규모도 확대될 수 있을 것”이라고 말했다.　

<광주=김한식기자 hskim@etnews.co.kr>