초록 ▼

□ 연구개요
본 과제에서는 금속 nanoparticle (NP)에 의한 localized surface plasmon (LSP) 효과를 적용하여 발광효율을 비약적으로 증가시킨 ultraviolet (DUV) light emitting diode (LED) 제작에 대한 연구와, colloidal quantum dot (CQD)에 의한 Forster resonance energy transfer (FRET)를 적용하여 전혀 새로운 개념의 하이브리드 나노 LED를 연구하였다. 상기 UV-LED 및 FRET-LED 제작을 위해 III

□ 연구개요
본 과제에서는 금속 nanoparticle (NP)에 의한 localized surface plasmon (LSP) 효과를 적용하여 발광효율을 비약적으로 증가시킨 ultraviolet (DUV) light emitting diode (LED) 제작에 대한 연구와, colloidal quantum dot (CQD)에 의한 Forster resonance energy transfer (FRET)를 적용하여 전혀 새로운 개념의 하이브리드 나노 LED를 연구하였다. 상기 UV-LED 및 FRET-LED 제작을 위해 III-nitrides 기반 질화물반도체 나노 아키텍처를 이용하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
■ 금속 나노입자에 의한 localized surface plasmon (LSP)이 LED 활성층과 coupling 되어 내부 양자효율이 향상된 나노로드 LED 제작
● Ag/SiO₂ 나노입자를 적용하여 내부양자효율이 향상된 나노 LED 제작 기술 확보
■ UV LED에 적합한 금속 나노입자 합성
● Ionic liquid를 적용한 sputter 합성 기술로 고도로 안정한 금속 나노입자 제작 기술 확보
■ Nanohole UV LED 제작 및 LSP coupling 적용
● 금속 나노입자를 활성층에 가깝게 위치시키면서도 p-GaN 면적을 나노로드 구조보다 많이 남김으로써 carrier injection을 원활하게 할 수 있는 나노홀 구조 제안
■ Colloidal quantum dot (CQD)을 Forster resonance energy transfer (FRET) 도너로 적용한 하이브리드 white LED 제작
● 저온에서 증착한 n-ZnO을 클래드 층으로 사용하여 전류주입형 FRET LED 제작
■ Blue LED와 red+green CQD를 융합한 하이브리드 white LED 제작
● PDMS와 적색 및 녹색 CQD를 각각 블렌딩하여 색상별로 두 층을 코팅함으로서 FRET 현상에 의한 green CQD 발광의 적색편이를 방지

□ 연구개발결과의 중요성
■ 본 과제에서 연구한 내용은 나노 원천기술이자 LED 응용기술이므로 현재 시급히 요구되고 있는 조명용 LED 및 UV LED에 직접 채용될 수 있다.
■ 본 과제에서 연구한 LSP 기반 UV LED 기술을 통하여 표면 plasmon 응용을 위한 원천기술 역량을 확보할 수 있다. (금속/LED 구조 설계 기술, 다양한 나노금속입자의 shaping 기술, 금속의 나노 patterning 기술, 금속의 alloying 기술 등)
■ UV LED은 출력이 꾸준히 개선되면서 의료, 바이오, 환경산업 등에 응용이 가능하며 향후 UV LED 시장은 조명시장과 동등할 정도의 거대시장을 형성할 것으로 예측된다.
■ 본 과제에서 연구한 FRET 기반 질화물반도체-양자점 hybrid 나노 LED 기술은 막대한 수요의 white 시장을 겨냥한 실용연구일 뿐만 아니라 차세대 OLED 면조명, 태양전지, 유-무기 hybrid 광전자 소자에 직접 적용될 building block 원천 기술을 제공하게 될 것이다.
■ 본 연구에서는 현재 그 중요성이 급격히 부각되고 있는 있으나 아직 세계적으로 미개척 연구 분야인 LSP/FRET LED 개발을 위한 원천기술을 확보하였다. 본 과제의 성공은 다음과 같은 중요한 의미를 가진다.
● 차세대 조명용 백색 광원 및 deep UV 광원 개발에 국가적으로 중요한 핵심 기술을 확보
● MOCVD 법을 이용한 InGaN/GaN nanoarchitectural LED 구조 (axial/radial MQW) 제작 기술 확보
● LSP/FRET 원천 기술에 대한 연구로 차세대 광전자 소자의 building block 원천 기술 역량 확보
● LSP/FRET 기술의 중요성 부각 및 국내외 관련 연구 그룹에 학문적 담론을 활성화

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 금속 나노입자에 의한 표면플라즈몬(LSP)이 LED 활성층과 coupling 되어 내부양자 효율이 향상된 나노로드 UV-LED 제작 ... 4
• 나. Colloidal quantum dot (CQD)을 Forster resonance energy transfer (FRET) 도너로 적용한 하이브리드 white LED 제작 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 가. 금속 나노입자에 의한 표면플라즈몬(LSP)이 LED 활성층과 coupling 되어 내부양자 효율이 향상된 나노로드 UV-LED 제작 ... 6
• 나. Colloidal quantum dot (CQD)을 Forster resonance energy transfer (FRET) 도너로 적용한 하이브리드 white LED 제작 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 24
• 끝페이지 ... 39