초록 ▼

연구의 목적 및 내용
○ 원자층 증착법을 이용한 고추출구조 및 저저항 무분극 ZnO계 산화물 투명전극을 개발하여 반분극 질화물계 발광다이오드의 효율 향상에 대한 원천 기술을 확보하고자 함.
㉮ 본 연구진이 보유한 반분극 질화물계 반도체 박막 성장 기술을 바탕으로 ZnO계 투명 전극의 분극 제어 기술을 개발
㉯ Al, In, Ga 도핑을 통해 무분극 ZnO계 산화물 박막의 광학 및 전기적 특성 향상 기술 개발
㉰ 무분극 ZnO계 산화물 반도체내에 나노구조체 삽입을 통한 고추출구조의 투명전극을 이용한 반분극 질화물

연구의 목적 및 내용
○ 원자층 증착법을 이용한 고추출구조 및 저저항 무분극 ZnO계 산화물 투명전극을 개발하여 반분극 질화물계 발광다이오드의 효율 향상에 대한 원천 기술을 확보하고자 함.
㉮ 본 연구진이 보유한 반분극 질화물계 반도체 박막 성장 기술을 바탕으로 ZnO계 투명 전극의 분극 제어 기술을 개발
㉯ Al, In, Ga 도핑을 통해 무분극 ZnO계 산화물 박막의 광학 및 전기적 특성 향상 기술 개발
㉰ 무분극 ZnO계 산화물 반도체내에 나노구조체 삽입을 통한 고추출구조의 투명전극을 이용한 반분극 질화물계 발광다이오드의 효율 극대화 기술

연구결과
○ 본 연구과제인 무분극 ZnO계 투명전극을 이용한 반분극 질화물계 발광다이오드의 효율 향상 기술은 다음과 같은 3가지 개발 이슈를 통하여 진행 되었다.
1) 원자층 증착법을 이용한 저온 (300도 미만) 공정을 통한 ZnO계 산화물반도체 분극제어기술
㉮ ZnO계 산화물 반도체 박막의 분극제어 기술 개발 : c-면 ZnO/c-사파이어, m-면 ZnO/m-면 사파이어, a-면 ZnO/r-면 사파이어 기판
㉯ 저온 (195도) 성장 공정을 통한 ZnO 산화물 반도체 광학 및 전기적 특성 향상
- 전자 농도 ~ 4 × 10¹⁹/㎤, 이동도 ~ 30㎠/Vs , 투과도 : 85%
㉰ 원자층 증착법의 ZnO계 산화물 반도체 박막성장 조건 최적화
- ALD 성장 조건 : DEZn (1s)- N₂ 퍼지 (10s) - H₂O (1s) - N₂ 퍼지
2) 도핑을 통한 저저항 무분극 ZnO계 산화물 박막 및 나노 구조체 성장 기술
㉮ Al 도핑을 통한 ZnO계 박막의 광학 및 전기적 특성 제어 기술 개발
- 전자 농도 : 3.51×10²⁰/㎤, 이동도 : 10.12 ㎠/Vs, 투과도 : 86~91% @ 400~600nm
㉯ Al 도핑된 AZO 박막의 분극 제어 기술 개발 : 분극 c-면 및 무분극 m-면 AZO 박막
㉰ 수열합성법에 의한 ZnO 나노 막대의 분극 제어 기술 : 분극 및 반분극 ZnO Nanorod
3) 나노구조체를 포함한 무분극 ZnO계 투명전극을 이용한 반분극 GaN계 LED 발광효율 증가
㉮ 반분극 GaN계 LED 소자의 무분극 ZnO 투명전극 형성 기술
- 발광 효율 : 기존 공정대비 광효율 15% 향상, 작동 전압 : ~ 3.9V @ 20mA
㉯ 나노 구조체 (Ag NWs)를 이용한 반분극 질화물 발광다이오드의 효율 향상 기술
- 발광 효율 : 기존 공정대비 광효율 50% 향상, 작동전압 : < 3.7V @ 20mA

연구결과의 활용계획
○ 원자층증착법을 사용한 저온 무분극 ZnO계 투명전극 박막 성장 기술 개발을 통하여 반분극 질화물계 발광 다이오드의 추출 효율 증대 및 신뢰성 향상을 기대
○ 반분극 질화물계 발광다이오드의 투명전극 요소 기술의 성공적 개발함으로써 차세대 발광 다이오드의 원천기술 확보 및 광전소자 관련 전문 인력 양성 가능
○ 차세대 고출력/고효율 반분극 질화물계 발광다이오드의 핵심 요소기술을 선점함으로 써 글로벌 리더쉽을 가질 수 있을 것으로 기대
○ 무분극 ZnO계 투명전극 박막 성장 기술 및 융합 나노구조체 구조를 기반으로 한 태양전지 흡수층 및 무분극 ZnO계 자체소자를 이용한 분극제어 광전소자등의 응용하여 차세대 성장동력인 에너지 절약형 및 에너지 발생 소자 산업으로 기술 확대

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&contents
○ The main purpose of this project is the development of basic technologies to improve the emission efficiency of semipolar GaN-based light-emitting diode using the high extractive structure and low resistance nonpolar ZnO-based oxide transparent conductive electrode (TCE) grown

Purpose&contents
○ The main purpose of this project is the development of basic technologies to improve the emission efficiency of semipolar GaN-based light-emitting diode using the high extractive structure and low resistance nonpolar ZnO-based oxide transparent conductive electrode (TCE) grown by atomic layer deposition
a) Development of the polarity control for ZnO transparent electrode, based on our growth technology of semipolar GaN film,
b) Improvement of optical and electrical properties of nonpolar ZnO oxide films using Al, In, Ga doping technology
c) Maximization of extraction efficiency of semipolar GaN-based light-emitting diode using nonpolar ZnO transparent conductire oxide embedded with nano-structure

Result
○ This project has been performed by developing three technical issues
1) Polarity control technology of ZnO film grown by atomic layer deposition (low temperature process, <300℃)
a) Development of polar control for ZnO film : c-ZnO/c-sapphire, m-ZnO/m-sapphire, a-ZnO/r-sapphire
b) Optical and electrical improvement of ZnO film using low temperature process (~195℃)
- Carrier concentration : 4 × 10¹⁹/㎤, mobility : 30㎠/Vs , transmittance : 85%
c) Growth parameter optimization of ZnO film using atomic layer deposition system
- Optimizied growth parameter : DEZn (1s)- N₂ purge (10s)- H₂O (1s) - N₂ purge (10s)
2) Doping technology to achieve low resistive nonpolar ZnO film and the growth technique of nonpoloar ZnO nanorod strcuture
a) Optical and electrical improvement of ZnO film using Al doping process
- Carrier concentration : 3.51×10²⁰/㎤, mobility : 10.12 ㎠/Vs, transmittance : 86~91% @ 400~600nm
b) Polarity control of Al-doped ZnO film : polar c-plane and nonpolar m-plane AZO film
c) Polarity control of ZnO nanorod using hydrothermal method : polar and semipolar ZnO nanorod
3) Efficiency improvement of semipolar GaN-based LEDs using nonpolar ZnO-based transparent conductive electrode embedded with nano-structure (nanorods, nanowire and patterns, etc)
a) Nonpolar TCE on semipolar GaN-based LEDs
- Emission efficiency: 15% improvement (compared to conventional LED), Vop: 3.9V @20mA
b) Efficiency improvement technology of semipolar GaN-based LED using nano-structure(ZnO NRs, nano-pattern and Ag NWs)
- Emission efficiency: 50% improvement (compared to conventional LED), Vop: 3.7V @20mA

Expected Contribution
○ Improvement of extraction efficiency and reliablity of semipolar GaN-based LEDs using low temperature grown nonpolar ZnO TCO by atomic layer deposition
○ Achievement of original TCO material technology to developing the key technologies for semipolar GaN-based LEDs
○ Securing the global technology leadership to achieve the key technology of next generation high power/high efficiency semipolar GaN-based LEDs
○ Promoting the next generation energy saving and generating devices to be applied this polarity controlled ZnO film and nanostructure
- Polarity control based absorption layer of solar cell, photodetector and sensing devices

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 11 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 26 5. 연구결과의 활용계획 ... 28 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 29 7. 참고문헌 ... 31 8. 연구성과 ... 32 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 40 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 40 11. 기타사항 ... 41끝페이지 ... 41