[한국기술뉴스] 한국공학대학교 나노반도체공학과 남옥현 교수 연구팀은 소자 내 전류 누출을 방지해 성능을 높이는 비극성/반극성 반도체 소자를 개발했다. 개발된 기술은 한국공학대학교 산학협력단을 통해 2009년 08월 27일 특허를 출원(출원번호 제1020090080056호)했다. 특허 명칭은 '고품질 비극성／반극성 반도체 소자 및 그 제조 방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

LED는 백열전구에 비해 전기 소모가 적고, 수명이 길어서 차세대 조명용 광원으로 가장 각광을 받고 있습니다. 우리가 가정에서 흔히 사용하는 백색광은 청색 LED에 형광소재를 도포하여 제조합니다. 이 방식은 패키지 공정이 단순하고 전력소모를 줄일 수 있다는 장점이 있습니다. 따라서 현재 LED 시장에서는 자동차용 헤드램프 및 다양한 조명제품으로 사용할 수 있는 고휘도 청색 LED에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있습니다.

고출력 LED 소자를 생산하기 위해서는 GaN 기판의 사용이 필요하지만, 가격이 비쌉니다. 생산원가를 감소시키기 위해 대구경 사파이어 기판 위에 질화갈륨을 성장시킵니다. 그러나 Ga원자와 N 원자가 동일 평면상에 존재하지 않고 공간적으로 분리되어 있어 극성을 띄게 되는데, 이는 소자 내의 전류 누출의 원인이 되어 양자효율을 감소시키게 됩니다.

한국공학대학교 남옥현 교수 연구팀은 극성 GaN 반도체에서 발생하는 압전현상을 제거하여 반도체 소자의 신뢰성을 높이며 휘도 등의 성능을 향상할 수 있는 방법을 발명했습니다.

사파이어 기판에 비극성 또는 반극성의 질화물 반도체층으로 이루어진 템플레이트층을 성장시킵니다. 템플레이트층은 저온 버퍼층과 고온 버퍼층을 포함하며 그 위에 고온 GaN층을 형성합니다. 마지막으로 템플레이트층 위에 발광 다이오드층을 성장시켜 LED 소자를 제조합니다.

즉, 템플레이트층을 이중 버퍼층으로 형성하여 반도체 소자의 결함 밀도를 줄이고 내부양자효율과 광추출 효율을 향상시킬 수 있습니다. 이에 따라 반도체 소자의 신뢰성을 높이며 휘도 등의 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 기대됩니다.