마이크로 LED 전기·광학효율 동시 향상 기술 등장
고려대 김태근 교수팀 성과…전류밀도 13％↑
(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 고려대 김태근 교수 연구팀이 마이크로 발광다이오드(LED) 전기·광학적 효율을 동시에 높인 고효율 투명전극을 개발했다고 14일 밝혔다.
마이크로 LED는 미래형 디스플레이 발전을 이끌 차세대 광원으로 주목받는다.
대형화가 쉬운 데다 비교적 수명이 길기 때문이다.
고해상도 마이크로 LED 디스플레이 구현을 위해서는 작은 픽셀 면적에 효과적으로 전류를 주입해 빛 추출을 극대화해야 한다.
다시 말해 광학적·전기적 특성을 동시에 높이는 광원 제작 기술이 필요한데, 지금까지는 광원의 구조적인 측면에서 접근해 광학적 특성을 높이는 것에 주로 힘써왔다.
연구팀은 98％ 이상의 투과도를 가진 밴드 갭(band-gap) 물질에 선택적으로 금속 이온을 덧입힐 수 있다는 점에 착안했다.
밴드 갭은 전자가 지닐 수 있는 에너지 대역의 차이다. 밴드 갭의 크기로 물질의 전기 전도성 정도가 결정된다.
0에 가까우면 전류가 너무 쉽게 흘러 도체가 되고, 아주 크면 절연체가 된다.
연구팀은 밴드 갭 물질 내부에 나노 스케일의 전류주입 경로를 형성했다.
그 결과 높은 투과도를 유지하면서도 효과적으로 전류주입이 가능한 새로운 방식의 투명전극 구현을 할 수 있었다.
일반적인 대면적 LED와 비교했을 때 마이크로 LED는 불투명한 'p-금속전극'에 가려지는 면적이 크다.
이 때문에 활성층에서 생성된 빛이 외부로 나가지 못하고 내부에서 재흡수되거나 손실이 발생한다.
연구팀은 가시광 영역에서 투과도가 매우 높은 질화알루미늄(AlN) 물질 내부에 인듐과 주석 금속 기반의 전류주입 경로를 형성시켰다.
해당 마이크로 LED는 기존 인듐주석산화물 투명전극 기반 마이크로 LED보다 전류밀도 13％·광출력은 5％ 향상한 특성을 보였다.
김태근 교수는 "다양한 유기·무기 반도체를 고효율 광전소자로 활용할 수 있는 전류주입 기술"이라며 "유기물 기반 발광소자나 태양전지 등에도 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.
연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(리더연구) 지원으로 수행했다.
성과를 담은 논문은 지난 4일 국제학술지 스몰(Small)에 실렸다.
walden@yna.co.kr
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