| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2015년 가을 (11/25 ~ 11/27, 부산 해운대그랜드호텔) |
| 권호 | 21권 2호 |
| 발표분야 | F. 광기능/디스플레이 재료 |
| 제목 | Cavity 패턴 처리된 sapphire 기판을 통한 광 추출효율 개선 |
| 초록 | GaN 기반 LED는 기존의 백열등, 형광등보다 우수한 에너지 효율과 긴 발광 수명으로 인해 차세대 조명 기술로 각광받고 있지만 높은 밀도의 관통전위[1], 기판 휨 현상, 낮은 광 추출효율의 문제가 존재한다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 cavity 패턴 처리된 sapphire 기판에 GaN에피층을 성장시키는 기술을 제시하였다. Cavity 패턴 처리된 sapphire 기판의 제작을 위해 먼저PR패턴을 photolithography를 통해 sapphire 기판 위에 형성하였다. 그 후 atomic layer deposition을 통해 PR 패턴된 기판 위에 비정질 alumina 박막을 증착 한 뒤furnace에서 고온(1150℃) 열처리를 수행하였다. 열처리 과정에서 alumina 내부의 PR이 산화되어 cavity가 형성되고 비정질 alumina가 solid phase epitaxy를 통해 기판과 같은 α phase로 상 변화 하게 된다. Cavity 패턴 처리된 sapphire 기판 위에서 GaN성장시 lateral overgrowth가 일어나 관통전위 밀도가 감소하게 된다. 또한 cavity 패턴들에 의한 난반사로 인해 광 추출효율이 증가하게 되며 빈 공간에 의해 박막내부의 응력이 줄어 기판 휨 현상도 완화시킬 수 있다. Cavity 패턴 처리된 sapphire 기판의 또 다른 장점은 만들고자 하는 PR 패턴에 따라 원하는 형태, 크기, 분포의 cavity 패턴을 만들 수 있으며, 이를 통제하여 최적 조건의 기판을 제작할 수 있다는 것이다. Cavity 패턴이 광 추출효율에 미치는 영향을 확인하기 위해 ray tracing simulation을 수행하였다. Cavity 패턴 처리된 sapphire 기판에서의 광 추출 효율이 planar sapphire 기판보다 3배이상 증가함을 보였다. 또한 최적의 광 추출효율을 가지는 cavity의 형태, 크기, 분포를 simulation을 통해 확인 하였다. Reference [1] J. S. Speck et al., Physica B., 273-274, 24-32, 1999. |
| 저자 | 윤의준1, 배덕규2, 박용조3, 문대영1, 장정환1, 김기웅1 |
| 소속 | 1서울대, 2헥사솔루션, 3차세대 융합기술원 |
| 키워드 | LED; cavity; sapphire; 광 추출 효율; simulation |
