기존보다 10배 커진 대면적 LED 생산 가능
삼성전자는 10일 세계 최초로 비정질 유리기판 위에 단결정 수준의 질화갈륨(GaN)을 성장시켜, 유리기판상에 질화갈륨 발광다이오드(GaN LED)를 구현하는 데 성공했다고 발표했다.
이번 결과는 세계적 권위의 국제 학술지인 네이처 포토닉스(Nature Photonics) 인터넷판에 게재됐다.
새 공법을 활용하면 기존 사파이어 기판을 사용할 때에 비해 10배 크기의 GaN LED 생산이 가능해진다.
회사측은 이번 구현을 통해 앞으로 GaN LED가 멀티 광원을 활용한 대형 조명과 디스플레이용 컬러표시소자 등 옵토 일렉트로닉스 분야에 확대 적용되는 기반이 될 것으로 전망했다.
GaN LED는 질화갈륨을 발광물질로 사용하는 LED로, 현재 사용되는 대부분 LED가 GaN LED다.
유리는 대면적으로 만들기 쉽고 가격도 저렴하다는 점에서 이상적인 기판 재료로 꼽혔지만, 원자의 배열이 비규칙적인 비정질적 특성 때문에 이제까지는 유리기판상에 단결정 수준의 GaN LED를 구현하지 못했다.
단결정은 결정 전체가 일정한 결정축을 따라 규칙적으로 생성된 고체 물질을 의 미하며, 반도체 소자를 만드는 기초가 된다.
현재까지 단결정 GaN LED는 사파이어와 같은 단결정 기판 위에 결정체의 층을 성장시키는 에피택셜(Epitexial) 성장법으로만 만들 수 있다는 것이 과학계와 업계의 상식이었다.
삼성전자는 티타늄과 저온 GaN의 이중박막을 유리기판위에 증착해 저온 GaN박막을 다결정 구조로 만들고, GaN을 고온에서 성장시켜 단결정 수준의 GaN을 미세한 피라미드 형태로 성장시키는데 성공했다.
회사 관계자는 "70년대 사파이어기판에 GaN LED를 구현하는 기술이 성공한 이후3,4인치 규모의 GaN LED가 일반적으로 양산돼 왔다"며 "최근 실리콘 기판 위에 10인치 초반까지 LED를 만드는 것이 성공했지만 아직 상용화되지 않았고, 이번 기술 개발로 기준보다 10배 정도 크기의 GaN LED 생산이 가능해진 것"이라고 설명했다.
업계 관계자는 "기판 물질에 따라 발광 효과와 생산성이 많이 좌지우지되기 때문에 기판에 대한 연구가 많이 진행되고 있다"며 "이번 연구는 업계 내부에서 굉장히 센세이션한 기술 개발이고, 상용화될 경우 원가와 생산성 측면 모두에서 질적 전환을 가져올 수 있을 것"이라고 평가했다.
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이번 결과는 세계적 권위의 국제 학술지인 네이처 포토닉스(Nature Photonics) 인터넷판에 게재됐다.
새 공법을 활용하면 기존 사파이어 기판을 사용할 때에 비해 10배 크기의 GaN LED 생산이 가능해진다.
회사측은 이번 구현을 통해 앞으로 GaN LED가 멀티 광원을 활용한 대형 조명과 디스플레이용 컬러표시소자 등 옵토 일렉트로닉스 분야에 확대 적용되는 기반이 될 것으로 전망했다.
GaN LED는 질화갈륨을 발광물질로 사용하는 LED로, 현재 사용되는 대부분 LED가 GaN LED다.
유리는 대면적으로 만들기 쉽고 가격도 저렴하다는 점에서 이상적인 기판 재료로 꼽혔지만, 원자의 배열이 비규칙적인 비정질적 특성 때문에 이제까지는 유리기판상에 단결정 수준의 GaN LED를 구현하지 못했다.
단결정은 결정 전체가 일정한 결정축을 따라 규칙적으로 생성된 고체 물질을 의 미하며, 반도체 소자를 만드는 기초가 된다.
현재까지 단결정 GaN LED는 사파이어와 같은 단결정 기판 위에 결정체의 층을 성장시키는 에피택셜(Epitexial) 성장법으로만 만들 수 있다는 것이 과학계와 업계의 상식이었다.
삼성전자는 티타늄과 저온 GaN의 이중박막을 유리기판위에 증착해 저온 GaN박막을 다결정 구조로 만들고, GaN을 고온에서 성장시켜 단결정 수준의 GaN을 미세한 피라미드 형태로 성장시키는데 성공했다.
회사 관계자는 "70년대 사파이어기판에 GaN LED를 구현하는 기술이 성공한 이후3,4인치 규모의 GaN LED가 일반적으로 양산돼 왔다"며 "최근 실리콘 기판 위에 10인치 초반까지 LED를 만드는 것이 성공했지만 아직 상용화되지 않았고, 이번 기술 개발로 기준보다 10배 정도 크기의 GaN LED 생산이 가능해진 것"이라고 설명했다.
업계 관계자는 "기판 물질에 따라 발광 효과와 생산성이 많이 좌지우지되기 때문에 기판에 대한 연구가 많이 진행되고 있다"며 "이번 연구는 업계 내부에서 굉장히 센세이션한 기술 개발이고, 상용화될 경우 원가와 생산성 측면 모두에서 질적 전환을 가져올 수 있을 것"이라고 평가했다.
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