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반도체 광원 적용을 위한 3차원 나노 구조 개발
3-dimensional Nano Structures for Semiconductor Light Source 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.10 no.2, 2020년, pp.96 - 101  

김제원 (남서울대학교 정보통신공학과)

초록
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반도체 조명과 아울러 디스플레이의 주요한 광원으로서 주목받고 있는 마이크로 크기의 발광다이오드에서 광학적 특성 및 효율의 향상을 위해 다양한 개발 방향과 연구 방법이 제시되어져 왔다. 하지만 이러한 개발 방향과 방법은 2차원 구조를 기반으로 하고 있으며, 이에 따라 연구와 개발이 진행되어왔다. 본 연구에서는 기존의 평면구조와는 구별되는 나노 프레임 구조를 통한 입체적인 나노 구조의 설계와 아울러 미세 패턴과 반응성 에칭 방법이 적용된 반도체 공정 적용을 제시하고자 한다. 또한, 나노 프레임 구조의 구현을 위해 적용된 공정 개발을 통해 수직성이 향상된 나노 캐비티와 이를 통한 나노 기둥의 제시를 통해 나노 구조의 반도체 광원으로의 적용 가능성을 제시하고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In micro-sized light emitting diodes, which are increasingly attentions as the light sources of displays and semiconductor lighting, increasing the amount of light and improving the luminous efficiency are very important and various development directions and methods have been proposed. In this stud...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 이러한 평면 구조를 기본으로 하는 기존의 질화물 광원과는 차별화되는 입체적인 나노 구조를 가지는 반도체 광원의 구조 및 공정 개발과 이에 따른 특성을 제시하고자 한다. 기존의 구조와는 구별되는 입체적인 나노 구조의 적용으로 발광 면적의 증가를 기대할 수 있으며, 나노 사이즈의 균일한 기둥 (Pillar) 모양을 형성하고자 한다. 따라서 기존의 나노 구조 개발과는 구별되는 나노 프레임 (Frame)의 형성을 통해 나노 기둥 구조를 제작하고자 한다.
  • 기존의 구조와는 구별되는 입체적인 나노 구조의 적용으로 발광 면적의 증가를 기대할 수 있으며, 나노 사이즈의 균일한 기둥 (Pillar) 모양을 형성하고자 한다. 따라서 기존의 나노 구조 개발과는 구별되는 나노 프레임 (Frame)의 형성을 통해 나노 기둥 구조를 제작하고자 한다. 나노 기둥의 구현을 위하여 산화물층을 나노 프레임으로 적용하고자 하며, 이를 위해 나노 사이즈 리소와 식각 공정을 활용할 수 있다.
  • 기존의 청색, 녹색과 적색의 개별 소자를 통한 흰색의 구현은 소자의 복잡성과 원가 상승에 따라 제품 경쟁력에 영향을 줄 수 있다 [7]. 본 연구에서는 기존과는 차별화된 나노 프레임 구조를 통한 나노 기둥 구조의 설계와 실현 방법을 제시하고자 한다. 나노 구조의 사이즈와 아울러 나노 기둥의 간격에 따라 파장 특성을 변경시킬 수 있으며 이를 통해 각각의 소자에서 영역별로 서로 다른 파장을 가지도록 배치할 수 있다.
  • 질화물을 기반으로 하는 광소자의 발광 효율 특성 향상은 평면 구조를 기초로 하여 연구 개발이 진행되어져 왔다. 본 연구에서는 이러한 평면 구조를 기본으로 하는 기존의 질화물 광원과는 차별화되는 입체적인 나노 구조를 가지는 반도체 광원의 구조 및 공정 개발과 이에 따른 특성을 제시하고자 한다. 기존의 구조와는 구별되는 입체적인 나노 구조의 적용으로 발광 면적의 증가를 기대할 수 있으며, 나노 사이즈의 균일한 기둥 (Pillar) 모양을 형성하고자 한다.
  • 나노 기둥의 구현을 위하여 산화물층을 나노 프레임으로 적용하고자 하며, 이를 위해 나노 사이즈 리소와 식각 공정을 활용할 수 있다. 이러한 리소 및 식각 공정을 통해 형성된 나노 기둥을 통해 입체적인 나노 구조를 구현하고자 한다. 또한, 기존의 평면 구조에서는 c-면에서 질화물이 성장됨에 따라 분극 효과 (Polarization Effect)에 의해 캐리어가 공간적으로 떨어짐에 따라 광학적 특성이 낮아지게 된다.
  • 하지만, 형광체에 의한 흰색 발광 구조의 한계로 특성 향상이 매우 더디다 [1-6]. 이에 따라 형광체 여기 방식을 적용하지 않고 빛의 혼합을 통한 흰색 구현이 가능한 3차원 나노 구조를 제시하고자 한다. 기존의 청색, 녹색과 적색의 개별 소자를 통한 흰색의 구현은 소자의 복잡성과 원가 상승에 따라 제품 경쟁력에 영향을 줄 수 있다 [7].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기존의 광원인 백열등 및 형광등과 비교하여 LED는 어떻게 정의되는가? 기존의 광원인 백열등 및 형광등과 비교하여 LED (Light Emitting Diode)는 반도체 물질을 통해 전자와 정공의 결합에 의해 전기 에너지를 빛 에너지로 바꾸어 주는 발광 반도체임에 따라 반도체 광원 (Semiconductor Light Source) 이라 정의될 수 있다. 이러한 LED 광원에서는 단일 소자에서 하나의 파장대를 형성하고 있으며, 청색과 형광체의 혼합을 통해 흰색을 구현하고 있다.
나노 기둥의 구현을 위해 무엇을 하는가? 따라서 기존의 나노 구조 개발과는 구별되는 나노 프레임 (Frame)의 형성을 통해 나노 기둥 구조를 제작하고자 한다. 나노 기둥의 구현을 위하여 산화물층을 나노 프레임으로 적용하고자 하며, 이를 위해 나노 사이즈 리소와 식각 공정을 활용할 수 있다. 이러한 리소 및 식각 공정을 통해 형성된 나노 기둥을 통해 입체적인 나노 구조를 구현하고자 한다.
기존의 질화물 광원과는 차별화되는 입체적인 나노 구조의 적용 효과는 무엇인가? 본 연구에서는 이러한 평면 구조를 기본으로 하는 기존의 질화물 광원과는 차별화되는 입체적인 나노 구조를 가지는 반도체 광원의 구조 및 공정 개발과 이에 따른 특성을 제시하고자 한다. 기존의 구조와는 구별되는 입체적인 나노 구조의 적용으로 발광 면적의 증가를 기대할 수 있으며, 나노 사이즈의 균일한 기둥 (Pillar) 모양을 형성하고자 한다. 따라서 기존의 나노 구조 개발과는 구별되는 나노 프레임 (Frame)의 형성을 통해 나노 기둥 구조를 제작하고자 한다.
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참고문헌 (16)

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  16. K. Kim, J. Lee, M. Kim & Y. Min. (2019). Characteristics of Excimer Laser-Annealed Polycrystalline Silicon on Polymer layers. J. of Convergence for Information Technology, 9, 75-81. DOI : 10.22156/CS4SMB.2019.9.3.075 

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