| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2020년 가을 (11/18 ~ 11/20, 휘닉스 제주 섭지코지) |
| 권호 | 26권 1호 |
| 발표분야 | 특별심포지엄5. 차세대 디스플레이 기술을 위한 나노/마이크로 LED 심포지엄-오거나이저: 이인환(고려대), 홍영준(세종대) |
| 제목 | Highly efficient microlight-emitting diodes using electrically-doped thin-film electrodes |
| 초록 | 최근 디스플레이, 자율주행, 광통신 등 다양한 산업 분야에서 마이크로 LED (Light-emitting diode) 광원은 높은 빛의 밝기, 높은 명암 비, 낮은 소비전력 등 우수한 광원 특성으로 인하여 차세대 광원으로서 많은 관심을 받고 있다. 하지만, 마이크로 LED 광원의 경우 크기가 작아짐에 따라 증가하는 발광 면적 대비 노출된 측벽 (Side wall)의 비율로 인해 비발광재결합의 발생이 증가되어 내부양자효율이 감소될 뿐만 아니라 광자 (Photon)가 발생하더라도 p형 금속 전극의 불투명한 특성으로 인해 발광 면적이 좁아져 광추출효율이 낮아지는 등 소자의 전반적인 효율이 기존 대면적 LED에 비해 매우 낮아지는 한계점이 존재한다. 이를 개선하고자 칩의 모양을 변형시켜 광추출효율을 높이거나, p형 전극 구조의 모양을 변형하여 주입되는 전류의 흐름을 집중시켜 전류 밀도를 개선시키는 등의 다양한 연구들이 보고되고 있지만, 이러한 연구들은 전류밀도 및 광 추출 특성 중 하나의 특성만을 개선시키거나 혹은 둘 중 다른 하나의 특성을 손해보게되는 ‘광 추출과 전류밀도간의 trade-off 관계’에 놓여있어, 마이크로 LED광원의 효율 향상에 매우 제한적인 요소로 작용한다. 본 연구에서는 먼저 ITO 전극 기반의 마이크로 LED 어레이 공정기술을 확보하고, 전기적 도핑 기법(Electrical doping treatment)을 적용하여 고투과 특성 (＞96%)과 동시에 효율적인 전류 주입이 가능한 넓은 밴드갭 (Wide-bandgap) 기반의 투명전극을 제작하여 기존 전극단에서의 광 손실 문제를 획기적으로 개선하였다. 또한, 이러한 도핑 기법을 활용하여 고반사 특성 (＞95%)을 갖는 전도성 분산 브래그 반사경 (Conductive-DBR)을 제작하여 기존 마이크로 LED 셀의 전극 하단에 적용함으로써 전류주입 효율의 저하없이 광 추출 효율을 극대화할 수 있는 방법을 개발하였다. 더욱이, 이러한 도핑 기법을 활용하여 n-GaN 전극을 저항변화스위치 (RRAM)로 사용함으로써 Transfer-free의 고집적 마이크로 LED 어레이 제작 원천기술을 확보였다. 이는 현재 고해상도 마이크로 LED 디스플레이 구현에 있어 극히 제한 요소라 판단되는 발광부에서의 전사 (Transfer) 기술에 따른 낮은 수율 문제 및 구동부에서의 저장장치 (Capacitor) 공간 부족 문제 등에 획기적인 돌파구 (Transfer-free, Capacitor-free, dead spot 감소 및 수율 극대화)를 제공할 것으로 기대된다. |
| 저자 | 김태근, 손경락, 정원호, 박태훈 |
| 소속 | 고려대 |
| 키워드 | Microlight-emitting diodes; Transparent electrodes |
