<사이언스 피플>K-JIST 신소재공학과 박성주 교수

　

　광주과학기술원(K-JIST) 신소재공학과 박성주 교수(48)는 청색 및 백색, 자외선 발광다이오드(LED) 개발에 심혈을 기울이고 있다.

　대부분 빨강과 노랑 두가지 색으로 표현되는 LED는 청색이 개발되면 천연색 전광판 등장 등 실생활에 여러가지 변화가 일어날 것으로 기대돼 활발한 연구가 이뤄지고 있는 분야다.

　이와 관련, 박 교수는 최근 질화물 반도체 계열인 갈륨나이트라이드(GaN) 반도체와 백색형광체를 이용해 실내 표시소자로 사용할 수 있는 백색 LED를 국내 최초로 개발, 관심을 모으고 있다.

　백색 LED에는 청색 LED와 백색형광체 제조가 핵심기술인데 박 교수는 두가지 핵심기술 개발에 모두 성공했다. 청색 LED는 고품질의 다중양자우물(MQW:Multi Quantum Wells) 박막을 사용했으며 이와 더불어 p형 GaN에서의 비저항을 종전의 100분의 1 수준으로 낮춘 금속접촉기술도 함께 개발됐다.

　또 새로운 첨가제를 사용해 YAG 계열의 백색형광체 성능을 개선했으며 (CdSe)CdS, (ZnSe)ZnS 양자점을 이용한 형광체 개발도 이끌어냈다. 양자점 형광체의 발광효율 및 파장특성은 매우 뛰어나 차세대 백색 LED로 널리 활용될 것으로 기대되며 조명에 사용하기 위해 현재 고휘도·고출력 백색 LED 개발에 박차를 가하고 있다.

　특히 박 교수는 최근 비정질 실리콘 양자점을 이용한 LED를 세계 최초로 개발하는 데 성공했다. 비정질 실리콘 양자점 LED는 비정질 실리콘을 수㎚(1㎚는 10억분의 1m) 직경을 갖는 양자점 형태로 매우 작게 만들어 발광효율을 높이는 것이 중요한데 박 교수는 실리콘 양자점을 제작하기 위해 플라즈마로 증진된 화학기술증착법을 사용, 양자점의 크기를 자유롭게 조절하는 방법을 개발했다.

　양자점 실리콘 LED는 발광효율 및 동작전압이 기존 단결정 나노구조 실리콘 LED보다 우수하고 단가면에서도 저렴해 다양한 제품의 응용이 가능하다.

　현재 박 교수는 반도체 나노상(nanophase) 제어기술 개발에 박차를 가하고 있다. 나노상 제어기술은 발광층으로 사용되는 반도체 박막에 ㎚크기의 새로운 상을 형성시켜 발광효율을 증대시키고 특정 발광파장을 자유롭게 조절, 다양한 파장의 빛을 동시에 발광시킬 수 있는 새로운 개념의 광소자 제작기술로 현재 질화물 및 실리콘 반도체 제어기술을 확보해 국제특허를 출원한 상태다.

　이에 대한 연구는 2001년 국가지정연구실사업(NRL)이 됐을 뿐만 아니라 국내에서는 드물게 미해군성 연구관리국(ONR)으로부터 오는 2003년 9월까지 3년간 총 9만달러의 지원으로 이뤄진다.

　박 교수는 “백색 LED는 에너지 소모량이 적고 환경친화적이며 수명이 매우 길기 때문에 전구를 대체할 수 있는 광소자로 각광받을 뿐만 아니라 장차 시장규모도 급팽창할 것”이라며 “차세대 디스플레이 및 반도체 조명기술 발전에 기여할 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.

　<경력>

　△76년 서울대 화학과 졸업 △85년 미 코넬대 물리화학 박사 △85년∼87년 미국 IBM연구소 연구원 △87년∼96년 한국전자통신연구소 연구원 △95년∼현재 광주과학기술원 신소재공학과 교수, 95년∼현재 한국물리학회·대한화학회·미국진공학회·미국재료학회 회원

　<주요 연구>

　△나노크기의 질화물 반도체 박막성장을 위한 표면 반응연구 △나노반도체 특성 규명 △조명용 LED GaN 성장 및 InGaN을 이용한 고휘도 녹색LED 제작 △질화물 반도체를 이용한 자외선 발광소자 개발

　<광주=김한식기자 hskim@etnews.co.kr>