최근 한국 언론 보도에 따르면, 한국광기술원(KOPTI)은 효율적이고 미세한 마이크로 LED 기술 개발에 성공했다고 발표했습니다. 마이크로 LED의 내부 양자 효율은 칩 크기나 주입 전류 밀도에 관계없이 90% 범위 내에서 유지될 수 있습니다.

20μm 마이크로 LED 전류-전압 곡선 및 방출 이미지(출처: KOPTI)

이 마이크로 LED 기술은 광반도체 디스플레이 학과 백종협 박사팀, 류웅렬 박사가 이끄는 ZOGAN Semi 연구팀, 그리고 한양대학교 나노광전자공학과 심종인 교수가 공동으로 개발했습니다. 이 제품은 칩 크기 감소와 주입 전류 증가로 인해 마이크로 LED의 발광 효율이 급격히 감소하는 문제를 해결합니다.

20μm 미만의 마이크로 LED는 발광 효율이 급격히 감소할 뿐만 아니라 디스플레이 패널 구동에 필요한 저전류 범위(0.01A/cm² ~ 1A/cm²)에서 상당한 비방사성 재결합 손실을 보이는 것으로 나타났습니다. 현재 업계에서는 칩 측 패시베이션 공정을 통해 이 문제를 부분적으로 완화하고 있지만, 근본적인 해결책은 아닙니다.

20μm 및 10μm 청색 Micro LED의 내부 양자 효율(IQE)은 전류 밀도에 따라 달라집니다.

KOPTI는 연구팀이 새로운 구조를 구현하여 에피택셜층의 변형을 줄이고 발광 효율을 향상시켰다고 설명합니다. 이 새로운 구조는 외부 전계나 구조에 따른 마이크로 LED의 물리적 응력 변화를 억제합니다. 결과적으로, 마이크로 LED 크기가 더 작아지더라도 새로운 구조는 표면 비방사성 재결합 손실을 크게 줄이는 동시에 패시베이션 공정 없이도 높은 발광 효율을 유지합니다.

본 연구팀은 청색, 질화갈륨 녹색, 적색 소자에 효율적이고 정밀한 마이크로 LED 기술을 적용하는 것을 성공적으로 검증했습니다. 향후 이 기술은 풀컬러 질화갈륨 마이크로 LED 디스플레이를 생산할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.