일반적인 LED 광원 파장을 결정하는 것은 반도체 재료의 밴드갭이다. 현재 적색 광원으로는 비소화물 또는 인화물 반도체가, 녹색 및 청색 광원으로는 질화물 반도체가 사용된다.
연구팀은 이번 연구에서 질화물 반도체만을 이용해 적색에서부터 청록색 파장까지 하나의 웨이퍼에서 구현할 수 있는 모노리식 마이크로 다파장 LED 기술을 개발했다.
이번 연구에서는 차세대 디스플레인 마이크로 LED 디스플레이에 적용 가능한 크기인 마이크로 크기(30~150 마이크로)의 LED를 사용해 실용성과 응용성을 확보했다.
연구팀이 개발한 반도체 LED 웨이퍼는 홀로 적색부터 청록색 파장까지 구현해 웨이퍼 수준의 전사공정이 가능하다. 또 웨이퍼 자체를 차세대 마이크로 LED 디스플레이 패널로 사용할 가능성을 열었다.
특히 하나의 웨이퍼 안에서 적색부터 청록색 광원까지 얻을 수 있어 특수 목적의 LED 마스크와 같은 광 세러피 분야로 확대가 가능하다. 또 빛의 삼원색이 구현 가능해 다양한 목적의 바이오 포토닉스 분야로 확장할 수 있다.
이성남 교수는 "이번 연구의 가장 큰 성과는 하나의 질화물 반도체 웨이퍼에서 적색부터 청록색 파장영역까지의 마이크로 광원을 형성해 풀컬러 디스플레이 및 기능성 광원으로 응용할 수 있는 기술을 개발한 것"이라며 "이는 차세대 마이크로 LED 디스플레이 및 다기능성 모노리식 다파장 반도체 광원에 대한 원천 기술을 확보한 것과 다름없다"고 말했다.
한편 이 연구는 한국연구재단의 중견연구과제 지원을 받아 수행했으며, 지난 14일 응용 물리 및 신소재 분야에서 세계적으로 권위 있는 '어드밴스드 일렉트로닉 머터리얼즈 (Advanced Electronic Materials)'에 게재했다.