한국광기술원, 질화물계 적색 마이크로 LED 소자 제작기술 개발 착수

한국광기술원(원장 신용진)은 한 개의 웨이퍼에 적녹청(RGB) 풀 컬러 구현을 가능케 하는 마이크로 발광다이오드(LED) 기술개발에 착수했다고 30일 밝혔다.

적색 질화물 광반도체 기술 개발에 성공하게 되면 한 개의 웨이퍼에서 RGB 풀컬러를 구현할 수 있게 되고 전사 및 본딩의 횟수를 줄여 비용을 크게 절감할 수 있어 고해상도 마이크로 LED 디스플레이의 양산에 한발 더 다가설 수 있을 것으로 기대되고 있다.

한국광기술원 나노광소자연구센터(센터장 김자연)는 과학기술정보통신부 '나노 및 소재 기술개발사업'에 선정돼 67억원을 지원받는다. 증강현실(AR)·확장현실(XR), 미래자동차, 고해상도 자발광 TV 등 다방면으로 활용 가능한 질화물계(InGaN) 적색 마이크로 LED 소자 제작기술 기술을 개발한다.

측면 전류 누설 억제를 위한 표면 패시베이션 기술 및 표면플라즈몬 커플링 기술을 적용한 질화갈륨계 초소형 고효율 적색 마이크로 LED 소자 제작기술 개발 개념도.
측면 전류 누설 억제를 위한 표면 패시베이션 기술 및 표면플라즈몬 커플링 기술을 적용한 질화갈륨계 초소형 고효율 적색 마이크로 LED 소자 제작기술 개발 개념도.
한국광기술원이 보유하고 있는 RGB 풀컬러 마이크로 LED 소자 제작 기술.
한국광기술원이 보유하고 있는 RGB 풀컬러 마이크로 LED 소자 제작 기술.

그동안 청색(B)과 녹색(G) LED는 질화물 소재로 제작돼 왔으나 적색(R) LED는 물성 자체의 한계로 인화물계(AlGaInP) 소재로 제작돼 왔다. 이 때문에 RGB 디스플레이 자발광 모듈은 질화물계와 인화물계 소재를 따로 집적시켜 제작해야 하는 번거로움이 있었다. 뿐만아니라, 인화물계 적색 마이크로 LED는 칩 크기가 작아질수록 효율이 감소하여 상용화가 어렵다는 단점이 있다.

질화물계 마이크로 LED개발을 통해 사파이어 기판에 RGB 삼색광 마이크로 LED 구현이 가능하여 공정비용 절감과 품질을 동시에 높일 수 있다. 하지만 에피 결정성장이 어렵고 격자부정합 결정구조 내 원자들의 거리가 맞지 않는 결정구조 성장에 의해 원치 않는 불량 발생 원인으로 작용에 의한 효율손실 등 기술적 문제들이 존재한다.

이를 해결하기 위해 오화섭 한국광기술원 나노광소자연구센터 박사팀은 이인한 고려대 교수, 홍영준 세종대 교수), 라용호 전북대 교수, 소프트에피(대표 황성민)와 함께 '외부양자효율 30% 돌파형 5마이크로미터(㎛)급 InGaN 적색 마이크로 LED 원천기술개발' 사업을 진행할 예정이다.

오화섭 박사는 “이번 연구를 통해 확보되는 원천기술 및 지적 재산권 확보로 국내 관련 기업 기술이전 및 수요기업과의 협업을 통해 마이크로 LED 디스플레이 시장에 유리한 고지 선점과 국제 시장의 선도적 위치를 유지할 것”이라고 말했다.

광주=김한식기자 hskim@etnews.com