국내 연구팀이 세계 최초로 발광다이오드(LED)의 광효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 원천기술을 개발했다.
이에 따라 일본 니치아 등 해외 LED 원천기술 보유기업과의 특허분쟁 등을 피해 국내에서도 독자적인 고휘도 LED 제조가 가능해질 전망이다.
광주과학기술원(GIST·원장 선우중호) 신소재공학과 박성주 교수 연구팀은 나노 크기의 은(Ag)을 표면 플라즈몬(plasmon) 물질로 사용해 LED의 광효율을 30% 이상 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다. 표면 플라즈몬은 금속 박막표면에서 일어나는 전자들의 집단적 진동을 말한다.
박 교수는 “표면 플라즈몬이 LED에서 발생하는 빛과 결합하면 발광 재결합 속도가 빨라짐으로써 LED의 밝기가 크게 증가할 수 있다”고 설명했다. 특히 연구팀은 표면 플라즈몬 물질로 사용한 은을 LED 내부의 활성층과 매우 가까운 곳에 나노 입자 형태로 삽입하는 기술도 개발함으로써 표면 플라즈몬을 이용한 질화갈륨(GaN) LED를 세계 최초로 구현했다. 박 교수팀은 이와 함께 실리콘 포토닉스 기술의 필수적인 구성요소인 나노 실리콘 LED에도 표면 플라즈몬 기술을 적용, 기존의 나노 실리콘 LED보다 양자효율을 4배 이상의 높였다.
실리콘 포토닉스 기술은 이미 한계에 달한 실리콘 고집적화 기술을 대체하기 위해 전 세계적으로 활발히 개발되고 있는데 실리콘 LED는 실리콘 포토닉스의 구현을 위한 필수적인 광원으로서 매우 중요한 위치를 차지한다. 연구팀은 이 연구 결과를 LED 분야의 국내 선두업체인 삼성전기에 기술 이전할 계획이다.
이번 연구결과는 재료분야의 세계적 권위를 인정받고 있는 학술지 ‘어드밴스트 머티리얼스’ 최근호에 게재된 데 이어 세계적인 과학잡지인 ‘네이처 포토닉스’ 5월호 ‘리서치 하이라이트’ 코너에 소개됐다.
광주=김한식기자 hskim@