최근 한국 언론 보도에 따르면, 한국광학기술연구원(KOPTI)이 고효율, 고선량 마이크로 LED 기술 개발에 성공했다고 발표했습니다. 이 마이크로 LED는 칩 크기나 주입 전류 밀도에 관계없이 내부 양자 효율을 90% 범위 내로 유지할 수 있습니다.

20μm 마이크로 LED의 전류-전압 곡선 및 발광 이미지 (이미지 제공: KOPTI)

이 마이크로 LED 기술은 한양대학교 광반도체디스플레이학과 백종협 박사 연구팀, 류웅렬 박사가 이끄는 ZOGAN Semi 팀, 그리고 나노광전자학과 심종인 교수 연구팀이 공동으로 개발했습니다. 이 제품은 칩 크기 축소와 주입 전류 증가로 인해 마이크로 LED의 발광 효율이 급격히 저하되는 문제를 해결합니다.

20μm 이하의 마이크로 LED는 발광 효율이 급격히 감소할 뿐만 아니라 디스플레이 패널 구동에 필요한 낮은 전류 범위(0.01A/cm² ~ 1A/cm²) 내에서도 상당한 비방사 재결합 손실을 나타내는 것으로 밝혀졌습니다. 현재 업계에서는 칩 측의 패시베이션 공정을 통해 이 문제를 부분적으로 완화하고 있지만, 근본적인 해결책은 아닙니다.

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

KOPTI는 연구팀이 새로운 구조를 구현하여 에피택셜 층의 변형을 줄이고 발광 효율을 향상시켰다고 설명합니다. 이 새로운 구조는 외부 전기장이나 구조적 요인에 따른 마이크로 LED의 물리적 응력 변화를 억제합니다. 결과적으로, 마이크로 LED의 크기를 줄이면서도 패시베이션 공정 없이 높은 발광 효율을 유지하면서 표면 비방사 재결합 손실을 크게 줄일 수 있습니다.

연구팀은 청색, 질화갈륨 녹색, 적색 소자에 효율적이고 정밀한 마이크로 LED 기술을 적용하는 데 성공했습니다. 향후 이 기술은 질화갈륨 마이크로 LED를 이용한 풀컬러 디스플레이 구현 가능성을 지니고 있습니다.