한국산업기술대학교(총장직무대행 박철우, 이하 산기대) 나노광공학과 이성남 교수 연구팀 (참여핵심연구원: 백승혜, 이현진)은 반도체 발광다이오드(이하 LED)의 역 전압 항복 파괴 현상을 이용하여 형성된 전도성 채널에서 전류 흐름에 대한 메커니즘을 규명하였고, 이를 이용하여 n형 전극이 존재하지 않는 고효율의 신개념 평판형 LED에 대한 원천 기술을 세계 최초로 개발하였다.

일반적인, 반도체 LED에서 역방향 전압 인가에 따라 LED 소자의 항복 파괴 현상이 발생하여 소자를 사용하지 못하게 되는 특성을 나타내고 있다. 따라서 대부분의 연구 그룹에서는 항복 현상을 억제하는 기술을 개발하는 연구를 집중적으로 진행하고 있으나, 본 연구에서는 이 역 전압 항복 파괴 프로세스 중에 반도체 박막을 구성하는 전도성 금속이 분해와 재증착을 통한 우수한 전기적 특성을 나타내는 전도성 채널이 형성되는 메커니즘을 세계 최초로 규명하였다.

역전압 항복 파괴 영역을 이용한 전류 흐름에 대한 전도성 메커니즘을 규명함으로 평판형 LED 소자의 저항을 감소시킬 수 있는 기반 기술을 확보하였으며, 이는 기존의 LED 조명 및 차세대 마이크로 LED 디스플레이의 LED 광원으로 기존 기술을 완벽히 대체할 수 있는 기술임을 확인하였다. 

이성남 교수는 “이번 연구 성과는 반도체 발광 다이오드의 역전압 항복 파괴 현상을 역으로 이용하여 신개념 평판형 LED 구조를 형성할 수 있는 핵심 기술을 개발하였다”며 “이 기술은 고효율 신개념 평판형 LED 소자에 대한 원천 기술을 세계 최초로 개발한 것에 큰 의미가 있다”고 말했다.

한편, 이 연구는 세계적으로 권위 있는 네이처의 자매 저널인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’2019년 9월 20일자에 게재됐다.

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