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발광다이오드(LED)에서 방출되는 빛의 색상은 반도체 결정의 크기를 바꿈으로 조절할 수 있다. 독일 LMU (Ludwig Maximilian University of Munich) 연구자들이 산업 규모의 생산에 도움이 되는 보다 영리하고 경제적인 방법을 찾아냈다고 보고했다. 관련 연구는 Science Advances에 게제되었다 ( DOI: 10.1126/sciadv.1700738 ). 백열전구와는 달리, LED는 적외선에서 자외선까지 스펙트럼 내에서 정의된 색상의 빛을 만들어 낼 수 있다. 방출되는 정확한 파장은 사용하는 반도체의 화학 조성에 의해 결정되며, 이들 장치의 주요 구성 요소이다. 일부 반도체 물질의 경우는 발광층을 구성하는 결정의 크기를 적절히 변경시킴으로 파장을 조절할 수 있다. 몇 나노미터 크기의 결정에서는 양자 역학 효과가 나타난다. 독일 LMU연구진은 오스트리아 린즈 대학(University of Linz) 연구팀과 협력하여, 페로브스카이트(perovskites)로 알려진 저렴한 광물성 산화물을 기반으로 특정 크기의 반도체 나노 결정체를 만들어 내는 방법을 개발했다고 보고했다. 이들 결정들은 매우 안정적이어서, LED 품질의 중요한 기준이 되는 색깔 충실도가 매우 높다.더욱이 연구진이 제작한 반도체는 적절한 표면 위에 다 인쇄할 수 있기 때문에, 디스플레이용 LED 제조를 위해서도 사용될 수 있다. 새로운 방법의 핵심 요소는 얅은 웨이퍼(wafer)로 두께가 몇 나노미터 정도 되며, 와플과 같은 패턴을 하고 있다. 오목한 부분은 작은 반응 용기 역할을 하고, 모양이나 부피는 최종적으로 나노결정의 크기에 의해 결정된다. LMU 연구진은 ldquo;결정 크기에 대한 최적의 측정은 함부르크의 도이체 일렉트로 로켄의 싱크로트론(Deutsche Elktronen-Synchrotron, DESY)에서 고에너지 X-선 미세빔을 사용해 얻은 것이다 rdquo;라고 밝혔다. 또한 웨이퍼는 경제적인 전기 화학 공정을 이용해 만들 수 있으며, LED로 직접 제작될 수 있다. ldquo;우리의 나노구조 산화물층은 반도체 결정과 자유 산소및 물과 같은 유해한 환경 요인 사이의 접촉을 막아 LED 작동 수명을 제한한다. 다음 단계로, 우리는 이들 다이오드의 효율을 더욱 향상시키기를 원하며, 유연한 디스플레이와 같은 다른 용도로 사용될 수 있는지도 연구할 예정이다 rdquo;라고 Martin Kaltenbrunner 박사가 말했다. |
