초록 ▼

1) 원자층 증착법을 이용해서 II-VI족 반도체인 ZnS, ZnTe의 두께가 균일한 나노박막을 형성하였다. 증발건조에 의한 자기조립법을 이용해서 중형다공성 $TiO_2$ 박막도 재현성있는 합성법을 개발하였다. 마지막으로 중형다공성실리카인 SBA-15를 제조하고 이 기공 내부에 $Y_2O_3:Eu$ 나노입자를 제조하였다. $Y_2O_3:Eu$ bulk 입자에 비해서 광변환효율이 최대 6배 이상 향상된 형광체를 제조하였다. 나노입자 형광체가 열적 안정성이 높은 실리카로 둘러

1) 원자층 증착법을 이용해서 II-VI족 반도체인 ZnS, ZnTe의 두께가 균일한 나노박막을 형성하였다. 증발건조에 의한 자기조립법을 이용해서 중형다공성 $TiO_2$ 박막도 재현성있는 합성법을 개발하였다. 마지막으로 중형다공성실리카인 SBA-15를 제조하고 이 기공 내부에 $Y_2O_3:Eu$ 나노입자를 제조하였다. $Y_2O_3:Eu$ bulk 입자에 비해서 광변환효율이 최대 6배 이상 향상된 형광체를 제조하였다. 나노입자 형광체가 열적 안정성이 높은 실리카로 둘러 쌓인 구조이므로 광원의 효율 향상 뿐 아니라 열 안정성까지 향상되어서 다양한 광소자 응용이 가능할 것으로 판단된다.
2) 백색 LED 램프의 효율 향상을 위해, 백색광 구현을 위한 W급 멀티칩의 최적 설계, 반도체 광원에 적합한 렌즈 및 반사경 설계 그리고 시제품의 제작기술 등이 수행되었으며, 성공적으로 백색광 LED 제조기술의 비교 분석을 통한 최적 설계 방안 수립, 렌즈를 이용한 기존의 LED 구조의 효율 분석, 새로운 개념의 반사형 LED 구조의 설계 및 제작 그리고 MEMS 제작 공정을 이용한 Micro-Reflector의 제작 기술 등이 확보되었다. 또한 LED 램프 시제품을 스탠드형 조명기구에 적용함으로써, 본 연구를 통해 개발된 기술을 활용한 제품화에 대한 가능성도 확인할 수 있었다.
3) LED 램프의 방열을 위하여 열 발생 밀도에 따라 냉각 fin을 이용한 자연대류 방열기와 모세관력을 이용한 micro CPL 방열기를 성공적으로 개발하여 충분한 방열 성능과 구동 특성을 보임을 확인하였다. 부가적인 동력원이 없이 자연적인 방열이 이루어질 수 있는 자연대류 방열기는 20W급의 LED 램프의 방열에 사용될 수 있음을 실험을 통해 확인하였고 탁상 스탠드형 시작품을 제작하였다. 또한 Silicon wafer 위에 콘 형상의 모세관을 형성하여 micro CPL을 제작하였고 그 성능을 평가하여 고집적 LED 램프에 적용 가능함을 확인하였다.

Abstract ▼

1) We successfully synthesized composite material between nanoparticles-inorganic template. Firstly, atomic layer deposition enabled us to prepare uniform thin film of ZnS and ZnTe. Secondly, we also established a reproducible method to prepare mesoporous $TiO_2$ thin film based on evapor

1) We successfully synthesized composite material between nanoparticles-inorganic template. Firstly, atomic layer deposition enabled us to prepare uniform thin film of ZnS and ZnTe. Secondly, we also established a reproducible method to prepare mesoporous $TiO_2$ thin film based on evaporation induced self-assembly technique. Finally, $Y_2O_3:Eu$ nanoparticles were prepared by template synthesis method. Mesoporous silica SBA-15 was synthesized and used as a template. Not only free-standing $Y_2O_3:Eu$ nanoparticles, but also $Y_2O_3:Eu$ nanoparticles-mesoporous silica composite showed higher light conversion efficiency for UV to visible light, up to 6 times, compared with that of bulk particles. In particular, $Y_2O_3:Eu$ nanoparticles-mesoporous silica composite will be a prospective candidate materials for the various types of optical device applications, because they both have high efficiency and high stability.
2) The design technologies for high power LED lamp were achieved, developing a modeling technique for LED light source, fabricating and estimating of new concept LED lamp in order to dissipate heat. The reflector for improving the light extraction efficiency and the high power white LED lamp using three color chips(red, green and blue) was designed and fabricated. The developed white LED lamp should be applied for the special illumination at first which can be used as a alternative for the low power light source.
3) Researches on the various heat-dissipating technologies of LED lamp were performed according to the heat source density. Heat dissipator using cooling fin and micro CPL using capillary force were successfully developed and they showed a sufficient performance of coo]ing and a driving characteristics. Naturally convective heat dissipator working without an additional power can be used for cooling of the 20W-class LED lamp and a prototype of table stand was manufactured. Micro CPL using cone-shaped capillaries in silicon wafer was made and its performance test showed an availability on a highly integrated LED lamp.

목차 Contents

• I. 나노입자를 이용한 백색광 LED 개발...34
• 제 1 장 나노구조 반도체 형성 기술 소개...36
• 제 1 절 화학증착법을 이용한 반도체 박막증착...36
• 1. 개요...36
• 2. 원자층 증착법의 원리 및 특성...36
• 3. 원자층 증착법의 여러 가지 응용 분야...40
• 제 2 절 전기 화학적 원자층 증착법...48
• 1. 전기화학적 원자층 증착법의 원리 및 특성...48
• 제 3 절 연구 목표 및 추진 체계...53
• 제 2 장 원자층 증착법을 이용한 ZnS, ZnTe 박막 형성...54
• 제 1 절 서론...54
• 제 2 절 실험방법...56
• 1. ALD 설비 및 공정조건...56
• 2. 반도체 박막 특성 분석법...61
• 제 3 절 실험결과 및 토의...61
• 1. ALD법을 이용한 ZnS, ZnTe 박막 형성...61
• 제 4 절 결론...68
• 제 3 장 이산화티탄 산화물 박막 형성...69
• 제 1 절 서론...69
• 제 2 절 실험방법...69
• 1. 중형 다공성 $TiO_2$ 박막 제조...69
• 2. $TiO_2$ 나노박막 특성 조사법...71
• 제 3 절 실험결과 및 토의...71
• 1. 건조온도 및 용매 사용량 영향성...71
• 2. 용매의 종류 및 소성 영향성에 따른 $TiO_2$ 박막의 중형기공 형성...75
• 제 4 절 결론...77
• 제 4 장 유로피움이 도핑된 이트륨산화물 나노입자 형광체...78
• 제 1 절 서론...78
• 제 2 절 실험방법...78
• 1. 중형다공성실리카 제조 및 $Y_2O_3:Eu$ 나노입자 합성...78
• 2. $Y_2O_3:Eu$ 나노입자 및 중형기공실리카의 특성 조사법...80
• 제 3 절 실험 결과 및 토의...80
• 1. 중형기공 실리카 주형 제조...80
• 2. $Y_2O_3:Eu$ 나노입자의 특성...81
• 3. $Y_2O_3:Eu$ 나노입자의 형광특성...83
• 4. $Y_2O_3:Eu$ 나노입자-실리카 복합체의 형광특성...88
• 제 4 절 결론...91
• 제 5 장 결론 및 향후 계획...92
• 제 1 절 결론...92
• 제 2 절 향후계획...92
• 참고문헌...93
• II. 백색 반도체 광원 고출력화 기술 개발...98
• 제 1 장 서 론...100
• 제 1 절 연구 추진 배경...100
• 제 2 절 연구 목표 및 내용...103
• 제 2 장 국내.외 개발 현황 및 특허 분석...105
• 제 1 절 LED 특허기술 동향 및 분석...105
• 1. LED 특허 기 술 동향...105
• 2. LED 응용 조명기구 특허 기술 분석...112
• 3. 본 연구기술과 기존 특허와의 차별성 분석...122
• 제 3 장 방열특성 향상을 위한 새로운 LED 구조...137
• 제 1 절 현재 사용되고 있는 LED 구조...137
• 1. 칩의 크기 및 전극 형태...137
• 2. Package 형태...138
• 제 2 절 광추출 효율 향상을 위한 기술...139
• 1. 루미레즈사의 방법...139
• 2. 니찌아사의 방법...141
• 3. 오슬람사의 방법...142
• 4. UEC사의 방법...143
• 제 3 절 새로운 구조의 W급 LED 설계 및 제작...144
• 1. LED 칩의 선정...144
• 2. W급 LED의 제작...149
• 제 4 장 MEMS 공정을 통한 Micro-Reflector의 제작...154
• 제 1 절 MEMS 기본 공정의 이해...154
• 1. 사전공정 (Photolithography)의 개요...154
• 2. 감광제 이론...155
• 3. 노광 시스템...158
• 4. 공정 소개...163
• 제 2 절 Micro-Reflector의 제작...172
• 1. Micro-Reflector의 설계 및 구성...172
• 2. 반사경의 제작 및 성능 개선...174
• 제 5 장 고출력 백색 LED 램프 설계 및 제작...183
• 제 1 절 백색 LED의 구현 방법...183
• 제 2 절 백색 LED 램프의 설계 및 제작...185
• 1. 렌즈를 이용한 기존의 LED 구조의 효율 분석...185
• 2. 입삭각에 따른 굴절 효율의 비교...187
• 3. 반사형 구조의 고효율 LED 램프 설계 및 제작...188
• 제 6 장 결론...195
• 참고문헌...200
• III. 고성능 LED 마이크로 방열기술...202
• 제 1 장 서론...204
• 제 1 절 전자장치 와 LED의 방열...204
• 제 2 절 전자장치 방열 기술 및 연구 동향...205
• 1. 수동적 방열 기술...206
• 2. 능동적 방열 기술...207
• 3. 연구 동향...209
• 제 3 절 연구 목표 및 연구 수행 방법...209
• 제 2 장 LED 램프의 자연대류 냉각과 시제품 제작...210
• 제 1 절 분산형 LED 램프의 자연대류 방열기...213
• 1. 2차년도 LED 방열기...213
• 2. 3차년도 LED 방열기...215
• 제 2 절 분산형 LED 램프의 자연대류 방열기 시작품...218
• 1. 시작품 제작...218
• 2. 시작품의 방열 실험...221
• 제 3 장 콘 형상의 모세관을 이용한 모세관 펌프 루프...223
• 제 1 절 콘 형상 모세관 제작 및 칩의 구성...224
• 1. 콘 형상 모세관...224
• 2. 칩의 구성...226
• 제 2 절 실험장치 및 실험방법...227
• 1. 실험장치...227
• 2. 실험방법...228
• 제 3 절 데이터 분석...229
• 제 4 절 실험결과 및 토의...231
• 1. CPL 구동 및 열전달 특성...231
• 제 5 절 모세관 펌프 루프의 결론...248
• 제 4 장 결론...249
• 참고문헌...250