국제 광융합 엑스포

광주과학기술원(GIST·총장 문승현)은 임상엽 고등광기술연구소 박사팀이 마이크로 형광 이미징 기법을 이용해 녹색 발광다이오드(LED)의 저효율 요인을 미시영역에서 관측했다고 8일 밝혔다. 

청색 LED는 80% 이상의 효율을 갖는 반면 녹색 LED의 효율은 50%를 넘지 않는다. 530~570㎚ 파장대 녹색영역에서 LED 발광효율이 급격히 저하되는 '그린갭' 현상이 발생한다.

임 박사팀은 형광 이미징 기법으로 녹색과 청색 LED를 만드는 질화인듐갈륨(InGaN) 반도체 양자우물구조의 광 특성을 미시영역에서 측정·분석했다. 형광 스펙트럼의 세기와 파장 정보 등을 추출해 재구성함으로써 여기광원의 세기 증가에 따른 광 특성 변화 추이를 분석했다.

그 결과 낮은 여기광 세기에서는 서브마이크로미터 크기의 발광센터가 매우 밝은 빛을 발생시키지만 여기광 세기가 증가함에 따라 광 효율이 급격히 저하되고, 수 마이크로미터 크기의 발광영역 광 효율이 높아진다는 사실을 밝혀냈다. 

또 서브마이크로미터 발광센터에서 좁은 영역 내 고밀도의 전하운반자가 한정되기 때문에 오히려 빛이 발생하지 못하는 오제 결합 현상으로 LED의 유효 발광영역의 전체 부피를 감소시킨다는 사실도 새롭게 확인했다. 

임상엽 박사는 “이번 연구결과는 녹색 LED의 저효율에 관해 미시영역에서 처음으로 관측하고 분석했다는 데 큰 의의가 있다”며 “마이크로 LED와 같은 미시 구조 소자를 성공적으로 개발하기 위한 토대가 될 수 있을 것”이라고 말했다.