홍창희 전북대 교수팀 연구 국제 유명저널 게재
국내 연구진이 LED 소자 발열 문제를 획기적으로 개선할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다.전북대는 홍창희 반도체과학기술학과 교수(사진) 연구팀이 '꿈의 신소재' 그래핀을 이용해 LED 소자 열 방출을 줄이는 방법을 찾아냈다고 17일 밝혔다. 이 연구 결과는 유명 국제 학술지 네이처 자매지인 '네이처 커뮤니케이션즈' 최근호(2월5일자)에 게재됐다.
기존에 LED 기판에 주로 사용된 사파이어 소재는 열전도율이 낮은 게 흠이었다. LED 고출력 작동시 발생하는 열을 제대로 방출·분산시키지 못해 반도체 칩이 망가지는 결함이 있었다.
홍 교수팀은 독자적으로 개발한 '그래핀 패터닝 공정' 을 활용해 사파이어 기판 위에 그래핀을 포함한 LED 소자 제작에 성공했다. 패터닝 공정이란 반도체 기판 위에 원하는 반복적 미세무늬를 제작하는 것을 말한다.
그래핀의 열전도율은 구리의 10배 이상. 소자 내에서 발생하는 열을 골고루 방출, 분산시켜 반도체칩 온도를 낮춤으로써 안정성을 확보할 수 있다.
이렇게 개발된 기술을 이용하면 고출력 LED 구현이 가능하다. LED 뿐 아니라 전기자동차의 전력소자나 태양전지, 유기 발광소자(OLED) 등 다양한 분야에 활용할 수 있다.
특히 홍 교수팀이 독자 개발한 그래핀 패터닝 공정은 기판의 크기나 형태에 제한을 받지 않아 대량 생산이 가능한 장점이 있다. 고온 열처리를 통해 쉽게 제작할 수 있어 상용화에도 이점을 갖고 있다. 이 기술은 이미 국내 특허 출원을 마쳤고 미국 등 해외 특허 출원도 진행 중이다.
홍 교수는 "이번 연구는 꿈의 신소재로 주목받고 있는 그래핀을 처음으로 광소자에 적용한 사례여서 큰 의미가 있다" 며 "빠른 시일 내에 연구 성과가 상용화될 수 있도록 노력하겠다" 고 말했다.
한경닷컴 김봉구 기자 kbk9@hankyung.com
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