초록 ▼

□ 연구개요
양자점(QD; Quantum Dot) 반도체를 발광체로 사용하는 발광다이오드(LED;Light-Emitting Diode), 즉 QD-LED의 고효율/고신뢰성 전하주입기술을 개발 한다. 균일한 박막형태의 금속산화물반도체 박막을 전하수송층으로 적용한 QD-LED의 고성능화를 위하여, 박막 산화물반도체의 전하밀도를 낮추고, 금지대역 중간에 결함밀도를 적절하게 제어하는 기술을 개발한다. 이를 통하여 고성능 QD-LED 제작공정의 재현성을 높이고, 소자성능의 신뢰성을 확보한다. 단원소 혹은 2원소 금속산화물을 토대로 밴드

□ 연구개요
양자점(QD; Quantum Dot) 반도체를 발광체로 사용하는 발광다이오드(LED;Light-Emitting Diode), 즉 QD-LED의 고효율/고신뢰성 전하주입기술을 개발 한다. 균일한 박막형태의 금속산화물반도체 박막을 전하수송층으로 적용한 QD-LED의 고성능화를 위하여, 박막 산화물반도체의 전하밀도를 낮추고, 금지대역 중간에 결함밀도를 적절하게 제어하는 기술을 개발한다. 이를 통하여 고성능 QD-LED 제작공정의 재현성을 높이고, 소자성능의 신뢰성을 확보한다. 단원소 혹은 2원소 금속산화물을 토대로 밴드구조를 조절하여 QD-LED의 전자수송층으로서의 특성을 강화하는 것에 초점을 둔다. 박막형성 공정조건 및 후처리 조건을 조절하여 금속-산소 결합의 형태 및 비율을 조절하는 방법으로 금속산화물반도체 박막의 전하수송자농도 및 결함분포를 제어한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
CdS 기반의 양자점 재료를 이용한 단일층 QD성막공정을 확보하였다. 전자수송층 재료로 ZnO, SnO, ZTO를 선정하고 이들의 RF스퍼터링 증착공정을 개발하였다. 양질의 전류/전압 인가 특성 및 전하주입 특성을 얻기 위하여 유리기판/ITO/(ZnO, SnO or ZTO)의 기판/전자공급/주입 구조를 사용하였고, 전자수송층의 손상을 방지하기 위하여 리프트 오프 방법을 적용하여 전자수송층의 식각 공정을 개발 하였다. 스퍼터링 방법을 사용하여 금속산화물반도체 전자수송층의 성막공정을 개발하였으며, ITO양극의 표면처리 공정 및 각 층의 적층공정간 간격 및 공정간 기판의 보관 분위기등 공정흐름의 제어요소를 확인하고 최적 공정을 구하였다. 금속산화물의 최적화를 통한 소자성능 고성능화를 위하여 스퍼터링의 공정가스 조성, 인가전력 등을 변경하여 연구하였고, 성막 후에 O₂, H₂, N₂ 플라즈마 처리를 실험 하였다. 이렇게 얻어진 소자의 전류-전압 관계는 J∝ V^m의 멱법칙 형태를 따랐다. 이 때 m값이 큰 경우가 우수한 소자 특성을 보였으며, m값은 성막 및 후처리 조건을 조절하여 제어할 수 있었다. 전자수송층의 공정제어를 통하여 초기값 대비 100% 이상 향상된 소자 특성을 얻을 수 있었다. 추가적인 소자특성의 향상을 위하여 전자수송층을 복층화하는 연구를 시행하였다. 전자주입층을 도전층/절연층/금속산화물층 으로 구성하여 절연층의 두께를 최적화하는 방법으로 초기값 대비 400% 이상의 성능향상을 얻을 수 있었다.

□ 연구개발결과의 중요성
진공 증착된 금속산화물 박막을 전하수송층으로 적용한 QD-LED의 고성능화 방법을 제시하고, 이의 실현성을 입증하였다. 이는 고성능 QD-LED의 재료안정성 및 제조단가 저감기술 완성에 기여할 것으로, QD-LED상용화 기술 완성에 중요한 한 부분을 담당하게 될 것이다. 이 과정에서 금속산화물 박막의 갭내 상태를 제어할 수 있는 방법을 제시하여 그 효용성을 입증하였으며, 이는 후처리를 통한 금속산화물 갭내 상태 제어기술 고도화 기술개발의 방향성을 제시하였다. 이는 금속산화물을 이용한 신규 소자개발에 응용할 수 있는 기술적 기반이 될 것 이다. 또한, 과제에서 얻어진 광학/전기적 분석법은 후속 과제 수행 및 실용화에 도움이 될 것이고, 분석법 그 자체로도 의미 있는 결과물이 된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 19
• 끝페이지 ... 26