한국과학기술연구원(KIST)은 기존의 청색광 LED(발광소자) 반도체에 사용되는 질화갈륨을 대체할 수 있는 새로운 화합물 반도체 기술을 개발했다고 밝혔다.

8일 KIST는 이번 연구에 차세대반도체연구소 송진동 책임연구원과 장준연 소장팀, ㈜페타룩스 안도열 대표가 참여했다고 설명했다.

청색광 LED는 1990년대에 일본 과학자들이 질화갈륨(GaN)을 고품질로 만드는 기법으로 개발이 됐고, 에너지 절약형 빛의 혁명을 이끌었다는 평가를 받고 있다.

▲ Si기판 위에 성장한 CuI 박막의 결정대칭성을 투과전자현미경으로 관찰한 사진

특히 질화갈륨은 전등뿐만 아니라 스마트폰, 디스플레이, 전자제품 및 고주파 장치의 핵심 소재로 실생활에 널리 쓰이고 있다.

그러나 연구진은 이번에 질화갈륨이 아니라 요오드화 구리(CuI) 1-7족 화합물 반도체를 사용해 청색광을 발광하는 소자 기술을 개발했다.

디스플레이 및 광산업의 핵심 소재인 질화갈륨을 대체할 수 있는 물질을 개발한 것이다.

'요오드화 구리(CuI) 반도체'는 저렴한 실리콘(Si) 기판에 적은 결함으로 성장이 가능해 현재 상용화된 대면적 실리콘 기판(300mm)을 그대로 사용할 수 있다는 것이 KIST의 설명이다.

또 요오드화 구리(CuI) 박막 성장온도가 실리콘 기반 CMOS(고성능 금속 산화막 반도체) 소자 공정에 사용되는 온도와 유사해 열화 없이 요오드화 구리(CuI) 박막을 증착할 수 있다고 KIST는 설명했다.

연구진은 요오드화 구리(CuI) 반도체가 질화갈륨 기반의 소자에 비해 10배 이상 강한 청색광 밝기와 향상된 광전효율 특성 등을 갖고 있다고 설명했다.

장준연 KIST 소장은 "기존의 LED에 비해 많은 장점을 갖고 있어 일본이 독점하고 있는 질화갈륨을 대체하는 새로운 발광 반도체용 소재가 될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구 결과는 네이처 자매지인 '사이언틱 리포트'(Scientific Reports) 최신호에 온라인 게재됐다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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