• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.27.2-27.2
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• 2009

현재 질화물 계 발광다이오드는 액정소자의 백라이트유닛, 모바일폰, 차량용램프, 교통신호등 등 다양한 장치의 광원으로 사용되고 있으며, 그 응용분야는 앞으로도 크게 확대되는 추세에 있다. 이는 발광다이오드의 저전력, 장수명, 친환경적인 장점에 의한 것으로, 일반 조명용 광원으로 사용하기 위한 기술개발이 활발히 진행 중이다. 하지만 질화물 계 발광다이오드를 미래의 조명용 광원으로 사용하기 위해서는 광출력이 보다 향상되어야 한다. 발광다이오드의 광출력을 저하시키는 요인으로는 다양한 문제점이 있지만 특히 낮은 광추출특성으로인한 광출력저하 문제를 해결해야 한다. 본 연구에서는 질화물 계 발광다이오드의 광추출특성을 향상시키기 위해서 나노임프린트 리소그래피 공정을 도입하였다. UV 나노임프린트 리소그래피 공정을 통해서 p형 질화갈륨 및 인듐주석산화물 투명전극 층에 sub-micron 급 광결정패턴을 형성하였으며, 광루미네선스와 전기루미네선스 측정을 통하여 광결정패턴으로 인한 광출력 특성을 분석하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2008년도 추계학술대회 초록집
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• pp.79-80
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• 2008

최근 질화물 계 발광다이오드의 광추출효율을 향상시키기 위하여 발광다이오드의 발광면을 texturing하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 직접 패터닝 방식인 나노 임프린팅 공정을 이용하여 blue 발광다이오드의 indium tin oxide (ITO) 투명전극 층에 sub-micron 크기의 hole이 주기적으로 정렬된 구조의 폴리머 패턴을 형성하였으며 임프린팅 공정 후 건식 식각 공정을 통해서 ITO 층을 식각하였다. 그 결과 ITO 투명전극 층에 발광다이오드의 광추출효율을 향상시키기 위한 sub-micron 급의 주기적인 hole 패턴이 형성되었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.32.1-32.1
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• 2010

본 연구에서는 질화물계 발광 다이오드의 광추출효율을 향상시키기 위해서 Bi-layer나노 임프린트 리소그래피와 Lift-off 공정을 이용하여 ITO투명전극 층 상부에 TiO2 나노 패턴을 형성하였다. 발광 다이오드의 투명전극 층 상부에 UV 나노 임프린트 리소그래피를 이용하여 주기적인 폴리머 패턴을 형성한 후 폴리머 패턴 상부에 RF magnetron Sputtering 공법을 이용하여 TiO2를 증착하고 Lift-off 공정을 이용하여 TiO2 나노 패턴을 제작하였다. 그 결과를 주사전사 현미경(SEM)으로 확인한 결과 임프린트 스탬프와 동일한 나노 패턴이 질화물 계 발광다이오드 투명 전극층 표면에 주기적으로 형성되었다. TiO2 나노 패턴 형성을 통한 광추출 효율의 향상 효과를 확인하기 위해 Electroluminescence (EL) 측정한 결과 TiO2 나노 패턴이 형성된 발광다이오드 소자의 EL 강도가 나노 패턴이 없는 발광다이오드와 비교하여 12% 정도 향상 되었음을 보였고, 이는 고 굴절율 나노 패턴이 활성층에서 발생된 빛의 산란 효과를 유도하여 빛의 내부 전반사를 감소시킨 결과로 해석된다. 또한 소자의 전기적 특성평가를 위한 I-V 측정결과, TiO2 나노 패턴이 형성된 발광 다이오드의 전기적 성질이 저하되지 않았음을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.63.2-63.2
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• 2011

본 연구에서는 질화물 계 발광 다이오드의 광추출효율을 향상시키키 위해서 발광 다이오드의 ITO 투명전극 층 상부에 임프린팅 공정을 이용하여 고굴절률 레진 패턴을 형성하였다. 고굴절률 레진은 단량체 기반의 열경화성 임프린트 레진에 ZnO 나노 파티클을 분산시켜 제작하였고 ZnO 나노 파티클의 함량비를 달리하여 레진의 굴절률을 조절하였다. 고굴절률 레진으로 이루어진 패터닝 층은 열경화 임프린팅 공정으로 제작되었고 300 nm 크기의 dot 또는 hole 격자 패턴 및 moth-eye 형상의 저반사 나노 패턴 등으로 형성되었다. 발광 다이오드에 형성된 패터닝 층의 굴절률, 구조에 따른 광추출효율 향상 정도를 분석하기 위하여 electroluminescence 측정을 하였으며 I-V characteristics를 통해서 임프린팅 공정에 의하여 발광 다이오드 소자의 전기적 특성이 저하되지 않았음을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1994년도 추계 학술발표 강연 및 논문 개요집
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• pp.97-97
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• 1994

Wide gap 반도체 중 하나인 GaN 에너지갭이 실온에서 3.4eV 이고 직접천이형 에너지대 구조를 가지므로 청색 및 자외영역의 파장을 발광하는 발광다이오드와 바도체 레이저 다이오드의 제작에유용한 재료이다. GaN계 III족 질화물반도체가 다파장용 광원으로서 유망함을 보인 것은 1970년대 초방의기초적 연구이다. 이로부터 약 25년이 경고한 현재 청색발광다이오드가 실용화당계에 이르게 되었지만 아직까지 전류주입에 의한 레이저발진은 보고되고있지 않다. 이 논문에서는 ALGaN/GaN이중이종접합(DH) 구조의 광여기에 의한 유도방출과 광학적 이득을 측정하므로서 전류주입에의한 레이저발진의 가능성을 조사하였다. 유기금속기상에피텍셜(MOVPE)법으로 성장한 ALGaN/GaN DH구조의 표면에 수직으로 펄스발진 질소레이저(파장:337.1nm, 주기:10Hz, 폭: 8nsec) 빔의 공출력밀도를 변화시키어 조사하고 시료의단면 혹은 표면으로부터 방출되는 광 스펙트럼을 측정하였다. 입상광밀도가 증가함에 따라 자연방출에 의한 발광피크보다 낮은 에너지에서 발광강도가 큰 유도방출에 의한 피크가 370nm의 파장에서 현저하게 나타났으며 실온에서 유동방출에 필요한 입사공밀도의 임계치는 약 89㎾/$\textrm{cm}^2$이었다. 이는 GaN 단독층에 대한 유동방출의 임계치 700㎾/$\textrm{cm}^2$ 에 비하여 약 1/8정도 낮은 것이며, 이를 전류밀도로 환산하면 약 27㎄/$\textrm{cm}^2$ 정도로서 전류주입에 의하여서도 레이저발진을 실현할 수 있는 현실적인 값이다. 한편 광여기 방법으로 측정한 광학적 이득은 입사광의 밀도가 각각 100㎾/$\textrm{cm}^2$과 200㎾/$\textrm{cm}^2$일 때 34$cm^{-1}$ / 과 160 $cm^{-1}$ / 이었다. 이와 같은 결과는 GaN의밴드단 부근의 파장영역에서 AIGaN 흔정의 굴절율이 GaN의 굴절율보다 작으므로 DH구조의 채택의 의한 광의 몰입이 가능하여 임계치가 저하된 것으로 여겨진다. 또한 광학적 이득의 존재는 이 구조에 의한 극단파장 반도체 레이저다이오드의 실현 가능성을 나타내는 것이다.