□ 실리콘 기반 질화갈륨(GaN) 반도체의 전기-빛 변환 효율이 낮은 이유가 밝혀짐에 따라 사파이어 기반으로 형성 된 현 질화갈륨 LED 시장에 큰 변화를 가져올 것으로 기대된다.
연구진은 새로운 투과전자현미경(이하 전자현미경) 영상기법을 개발해, 실리콘 기반 질화갈륨 반도체의 전기-빛 변환효율 저하의 원인이 그 독특한 원자 결함에 있다는 것을 밝혀냈다.
만들 경우 결정층이 만들어지는 성장 방향에서 기울어진 원자결함 구조가 생기는 것을 확인하고, 금속결합*으로 구성 되어 있음을 확인했다. * 금속결합의 경우 빛으로 변환되는 전자의 수가 크게 줄어들어 효율 저하를 야기 □ 향후 이 기울어진 원자결함을 피하는 성장기술이 개발되면 질화갈륨 LED 생산 공정에도 큰 변화가 일 것으로 보인다. 해지면 9배 이상 넓은 질화갈륨을 생산이 가능해질 뿐 아니라 실리콘 기반의 장비와 기술들을 거의 그대로 사용할 수 있는 장점이 있다.
입체적인 원자 구조의 분석이 어려운데, 연구진은 이 영상기법에 회절조건 변화를 조합하여 원자결함의 입체적 구조를 밝혀 낼 수 있었다. * 전자현미경 광학단면법 기준으로, 평면에서는 10-10미터 크기의 단일원자 구별이 가능하지만, 깊이 방향으로는 수 나노미터(10-9미터) 수준만 구별이 가능 원자배열이 바뀌는 결함 지역에서 회절조건도 변하는 점을 이용하면 원자들의 상하좌우 이동방향을 알 수가 있다. 투과전자현미경이 보유한 뛰어난 해상도의 입체영상 능력이 있어 가능했다.
3일자 온라인판(논문명 : Partial Edge Dislocations Comprised of Metallic Ga Bonds in Heteroepitaxial GaN, IF=12.08, 1저자 이문상, 공저자 백현석, 교신 저자 양민호)에 게재되었다.
반도체의 효율 문제를 규명한 사례”라며 “다양한 물질 현상들을 밝혀내기 위해서는 보다 더 진보된 입체 전자현미경 연구법을 개발할 필요가 있다.”고 말했다.
[반도체 관련] KBSI 중소기업지원팀 이문상 박사(042-865-3519) |