고려대 김태근 교수 연구팀 개발
한국연구재단(이사장 조무제)은 김태근(고려대) 교수 연구팀이 전기가 흐르지 않는 부도체인 유리에 전류를 균일하게 흐르게 할 수 있는 유리투명전극을 적용해 고효율의 자외선 발광 다이오드(LED)를 개발했다고 밝혔다.
자외선은 가시광보다 파장이 짧은 파장대역(190-400 nm)의 전자기파이다.
자외선 광원은 정수, 살균, 위폐 감지, 의료기기 등 다양한 분야에 사용된다. 하지만 기존의 자외선 램프는 수명이 짧고, 유해물질(카드뮴, 수은) 등의 문제로 친환경적이고 효율이 높은 자외선 LED 개발이 필요하다.
연구팀은 질화알루미늄/인듐주석산화물(AlN/ITO)로 구성된 유리투명전극을 이용해 자외선 영역에서 투과율이 높고, 우수한 전기적 특성을 확보함으로써 고효율의 자외선 LED 개발에 성공했다.
질화알루미늄은 금속 알루미늄의 질화물로 큰 밴드갭 (6.05 eV)를 가져 자외선 광전 소자에 잠재적인 응용 물질로 알려져 있다.
인듐주석산화물은 산화 인듐과 산화 주석의 혼합물로 얇은 박막은 높은 전기 전도도와 광학적 투명성을 동시에 지녀 일반적인 투명전극으로 많이 쓰이고 있다.
AlN/ITO 전극을 적용한 365nm LED의 경우 동일 파장에서 최적화된 ITO를 적용한 LED에 비해 동작전압이 감소(0.2볼트)했고 광 출력이 8.6% 향상된 결과를 보였다. 이는 개발된 AlN/ITO 투명전극이 기존의 ITO보다 전기·광학적으로 특성이 우수함을 의미한다.
김태근 교수는 “이 연구는 AlN/ITO으로 구성된 유리투명전극을 이용해 근자외선 LED의 효율을 향상시킨 결과이다. 앞으로 1~2년 내에는 심자외선 LED, 마이크로 LED, 유기 LED, 태양전지 등 다양한 광ㆍ전 소자에 적용돼 효율 향상에 기여할 것으로 기대된다”고 연구 의의를 밝혔다.
이 연구는 미래창조과학부·한국연구재단 기초연구사업(개인연구)의 지원으로 수행됐다. 재료공학·화학분야의 국제적 학술지인 에이씨에스 어플라이드 머티리얼즈 & 인터페이스지(ACS Applied Materials & Interfaces)에 지난해 12월 28일 게재됐다.