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서울대는 윤의준 교수(재료공학부)가 속한 공동연구팀이 세계 최초로 기존 LED 공정에 속이 빈 실리카 나노입자 합성기술을 접목한 신기술을 개발했다고 17일 밝혔다.
이번 연구에 윤 교수가 총괄책임을 맡고 서울대 차국헌 교수(화학생물공학부), 한흥남 교수(재료공학부), 김종학, 우희제 박사과정 학생과 한양대의 박진섭 교수(융합전자공학부), 한국과학기술연구원의 조이길 박사, 최인석 박사, 일본 리츠메이칸대 나니시 교수가 참여했다.
이로써 기존 LED 제조공정을 그대로 활용하면서 LED의 효율을 올릴 수 있게 됐다.
연구팀은 결정성장에 앞서 속이 빈 실리카 나노입자를 사파이어 기판 위에 발라 결정의 결함농도를 크게 줄였다.
또 속 빈 실리카 나노입자가 LED에서 만들어낸 빛을 산란시켜 LED 효율 향상에 영향을 준다는 사실을 입증했다.
윤 교수는 “기존 LED 제조공정을 그대로 활용하면서 LED의 효율을 올리고 기판의 휨 현상을 줄일 수 있게 됐다”라며 “우리나라 조명용 LED의 국제경쟁력이 높아질 것”이라고 말했다.
LED는 형광등에 비해 에너지 효율이 좋지만 상대적으로 높은 가격 때문에 널리 보급되지 않고 있다.
가격을 하락시키려면 대면적 기판을 사용해 대량생산이 가능해야 하는데, 이때 휨 현상이 걸림돌이었다.
일반적으로 LED 제조 시 질화갈륨의 단결정 박막을 사파이어 기판 위에 섭씨 1000도의 고온에서 성장한다.
이 때 두 재료의 열수축 성질이 매우 달라 결정 성장 후 기판이 휘는 현상이 발생하고 이런 현상은 대면적 기판으로 갈수록 더욱 심해진다.
이 기술은 한국, 일본, 미국, 독일, 중국에 특허 등록됐으며, 연구 내용은 국제 유력 학술지 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트 인터넷판 13일 자에 실렸다.
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