국내 연구진이 조명용 LED의 효율을 올리고 기판의 휨 문제를 해결할 수 있는 신개념 공정을 개발했다. 서울대는 윤의준 교수(재료공학부)가 속한 공동 연구팀이 기존의 LED 공정에 속이 빈 실리카 나노입자 합성기술을 접목한 신기술을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다. 이로써 기존 LED 제조공정을 그대로 활용하면서 LED의 효율을 올릴 수 있게 됐다.

이번 연구는 산업자원통상자원부의 산업 원천 과제로 ‘고효율 조명용 광반도체 기술개발’ 연구가 진행된 것. 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.

윤 교수는 “기존 LED 제조공정에서도 LED의 효율을 올리고 기판의 휨 현상을 줄일 수 있다”며, “우리나라 조명용 LED의 국제경쟁력을 높인다는 데 의의가 있다”고 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. 그러나 두 재료의 열수축 성질이 매우 달라 결정 성장 후 기판이 휘는 현상이 발생하며, 이런 현상은 대면적 기판으로 갈수록 더욱 심해진다.

연구팀은 결정성장에 앞서 속이 빈 실리카 나노입자를 사파이어 기판 위에 도포해 결정의 결함농도를 크게 줄였다. 또 속 빈 실리카 나노입자가 LED에서 발생한 빛을 산란시켜 LED 효율 향상에도 영향을 준다는 사실을 입증했다.

이 기술은 한국, 일본, 미국, 독일, 중국에 특허 등록됐으며, 연구 내용은 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트 인터넷판 13일 자에 실렸다.