질화갈륨(GaN)계 청색 발광다이오드(LED)를 제작하기 위한 새로운 기술이 재일 한국과학자에 의해 개발돼 일본과 우리나라에서 큰 반향을 불러모으고 있다. 특히 이번 성과는 이제까지 일본 니치아사가 특허를 확보해 시장을 독점해 온 질화갈륨 LED 박막기술(웨이퍼에 질화갈륨막을 입히는 기술)을 대체할 만한 기술로 평가되면서 세계 질화갈륨 LED 원천기술 분야의 판세 변화까지 예고하고 있다.
일본 도호쿠 대학 금속재료 연구소 조명환 교수는 같은 대학 야오 다카후미 교수 연구팀과 함께 금속버퍼층 기술을 이용, 사파이어 기판에 극도로 평탄한 표면과 배면을 가지도록 질화갈륨막을 입혀 청색 LED를 제작하는 데 성공했다고 24일 밝혔다.
조 교수팀의 연구성과는 이미 아사히 신문, 일간 공업 신문과 NHK 등 현지 주요 언론에 일제히 보도됐다.
조 교수팀이 개발한 기술은 사파이어 기판 위에 금속 버퍼층을 입힌 후 그 위에 얇은 질화갈륨막을 다시 입히는 방식이다. 즉 금속 버퍼층을 갖는 질화갈륨 기판 위에 LED, LD, 트랜지스터 등의 소자 구조를 제작한 후 화학약품을 사용해 사파이어 기판과 질화갈륨 박막 사이의 금속층을 제거함으로써 소자 제작 공정을 대폭 단축시켰다.
지금까지 청색 LED 제작시 사파이어 기판 위에 질화갈륨계 물질을 입히기 위해서는 니치아사가 특허를 보유한 저온 버퍼층 기술이 유일한 방법이었다. 그러나 조 교수는 이번에 개발된 금속 버퍼층 기술을 사용하면 저온 버퍼층 기술을 사용하지 않고도 기존 제품보다 결정성과 수율이 향상된 고출력, 고휘도 LED 제작을 할 수 있다고 설명했다.
조 교수는 “이번에 개발된 기술이 조명, DVD 등 다양한 분야에서 차세대 부품으로 각광받는 청색 LED 분야에서 국내 기업들이 원천기술 특허를 확보한 일본을 따라잡기 위한 수단으로 쓰이길 기대한다”고 말했다.
조윤아기자@전자신문, forange@