탄소나노튜브·나노결정성장기술로 고효율 녹색LED 구현

한국산업기술대 이성남 교수 "LED의 그린갭 문제 해결 가능"

국내 연구진이 탄소나노튜브 위에 질화물계 나노결정을 성장시키는 방법으로 반도체 발광소자에서 만들기 어려운 고효율 녹색 발광다이오드(LED)를 구현하는 나노기술을 개발했다.

한국과학기술대 이성남 교수 연구팀은 8일 조명용 광원으로 주목받는 질화물계LED 효율을 높이는 연구를 수행, 탄소나노튜브 위에 질화물 반도체 나노구조를 성장시키는 방법으로 녹색 영역의 발광 효율을 크게 높일 수 있는 기반기술을 개발했다고 밝혔다.

한국연구재단 신진연구자사업 지원으로 수행된 이 연구 결과는 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재됐다.

녹색 발광 기술에서 반도체 발광소자는 파장 500∼600나노미터(㎚=10억분의 1ｍ)에서 양자효율이 급격히 떨어지는 그린갭(green gap) 현상이 발생, 고효율 녹색 LED를 만들기 어려운 것으로 알려졌다.

연구진은 탄소나노튜브(CNT) 위에 질소와 인듐, 갈륨으로 이루어진 섬원계 질화물 반도체를 금속유기화학증착법으로 성장시키는 방법으로 500∼600㎚ 영역의 그린갭을 극복할 수 있는 융합 나노구조를 만들었다.

실리콘 기판 위에 탄소나노튜브를 수직으로 성장시킨 뒤 금속유기화학증착법으로 질소와 갈륨을 주입하면 탄소나노튜브 아랫부분에 질화갈륨이 육각형태로 성장하고, 이어 질소, 인듐, 갈륨을 주입하면 탄소나노튜브 끝에 질화인듐갈륨 삼원계 나노결정구조가 생성된다.

연구진은 탄소나노튜브 끝에 생성된 질화인듐갈륨 삼원계 나노결정구조가 500∼600㎚ 파장대에서 강한 발광 특성을 보이는 것을 확인했다.

이성남 교수는 "이 연구 결과는 탄소나노튜브와 질화물계 나노결정구조를 이용해 500∼600㎚ 영역의 녹색 발광을 처음으로 보고한 것으로 이 기술을 이용하면 그린갭 문제를 해결할 수 있을 것"이라고 말했다.

그는 또 "질화인듐갈륨 나노결정의 인듐 조성을 조절하면 자외선에서 가시광 영역까지 발광이 가능한 나노 융합 구조로 고효율 발광소자로 발전시킬 수 있을 것으로 예상한다"고 덧붙였다.

scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>