한국공학대학교(이하 한국공대)는 이성남 나노반도체공학과 교수 연구팀(참여연구원 이건우·오재혁)이 질화물계 반도체 발광다이오드(이하 LED)가 적색에서 녹색을 거쳐 청색까지 발광할 수 있는 풀컬러 모노리식 LED 소자 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

한국공대에 따르면 차세대 풀컬러 LED 디스플레이를 구현하기 위해서는 세 가지 웨이퍼에서 각각의 적색, 녹색, 청색 LED를 하나의 디스플레이 패널에 결합해야 하는 복잡하고 어려운 공정으로 인해 상용화에 걸림돌이 돼왔다. 이 교수 연구팀은 이번 연구에서 하나의 InGaN LED의 표면에 2차원 나노 구조를 형성하고, 이 나노 구조로부터 적색, 녹색 및 청색을 동시에 구현할 수 있는 박막 성장법을 개발했다.

또한, 이번 연구에서는 파장별 발광 세기의 차이를 억제하기 위해 동일 전류에서 매우 짧은 전류를 주입하는 펄스 주입 조건을 제어해 파장 제어하는 기술을 개발했다. 일반적인 LED는 연속 주입 전류 조건을 사용해 구동되지만, 해당 연구에서는 동일 전류에서 매우 짧은 펄스와 긴 펄스 주입 조건을 사용해 발광 파장과 세기를 제어하는 기술을 개발했으며, 하나의 LED에서 다양한 파장을 얻는 데에도 성공했다는 설명이다.

이 교수는 “적색에서 청색까지 제어 방법을 동일한 작동 전류에서 펄스 주입의 조건만을 이용해 다양한 파장과 발광 세기를 동시에 제어할 수 있는 기술을 개발함으로써 차세대 LED 디스플레이 및 다기능성 다파장 LED 광원으로 응용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

해당 연구는 한국연구재단의 중견연구과제 지원을 받아 수행됐으며 광학 및 재료 분야에서 세계적으로 권위 있는 ‘첨단 광학 재료’(Advanced Optical Materials) 2023년 7월 24일자 온라인판에 게재됐다.