발광다이오드는 전류를 주입하면 빛을 내는 반도체 소자이다. 효율이 높고 소비전력이 낮아 에너지 절감효과가 매우 큰 발광다이오드는 최근 백열등과 형광등을 대체하고 있어 큰 주목을 받고 있다. 마이크로 발광다이오드는 수백 마이크로미터~밀리미터 수준이던 소자의 크기를 수~수십 마이크로미터 크기로 축소한 것으로 최근 이를 디스플레이에 적용하고자 소니, 애플 등에서 활발히 연구 중이다.
최근 한국나노기술원에서는 크기가 5㎛(마이크로미터)~50㎛인 질화갈륨 기반의 청색 마이크로 발광다이오드와 갈륨비소 기반의 적색 마이크로 발광다이오드를 개발하였다. 개발한 마이크로 발광다이오드를 디스플레이에 적용할 경우 기존 디스플레이에 비하여 밝기, 전력효율, 속도, 화소집적도 그리고 수명을 크게 개선한 디스플레이 제작이 가능하고, 특히 전력효율이 크게 개선되어 기존 모바일·웨어러블 기기의 사용대기시간을 3배 가까이 늘릴 수 있을 것으로 기대된다.
최재혁 한국나노기술원 광소자개발실장은 “이번에 개발된 마이크로 발광다이오드는 효율이 높고 그 크기가 매우 작아 화소집적도가 매우 높은 AR·VR 기기용 디스플레이에 적용이 가능하다. 아직까지 가격이 다소 높지만 조만간 낮아질 것으로 예상하여 2020년까지 기술이전과 상용화 예정”이라고 말했다.
또한 기술원은 3-5족 화합물 반도체 기반의 고감도 자기센서도 개발했다. 자기 센서 기술은 과학기술통신부가 지원하고 한국연구재단이 시행하는 선행공정플랫폼 기술개발사업 지원을 받았다.
자기 센서는 Hall 효과를 이용하여 외부 자기장의 세기를 전기적 신호로 변환하는 반도체 소자로 소형 정밀모터의 로터 위치를 검출하거나 스마트폰용 카메라 모듈의 손떨림 보정 기능에 사용된다. 이번에 개발한 3-5족 화합물반도체 기반 자기센서는 실리콘 자기센서에 비하여 감도가 매우 높고 크기가 작아 소형화가 가능하다는 장점이 있어 주로 스마트폰용 카메라 모듈에 적용되고 있다. 현재 고가의 프리미엄 스마트폰에만 적용하고 있는 손떨림 보정기능은 점차 중저가 폰에도 적용하고 있는 추세이다. 이에 한국나노기술원에서는 개발한 자기센서를 향후 기술이전 등을 통하여 관련 기술을 상용화할 예정이다.
기술원 신찬수 소자기술개발본부장은 “앞으로도 관련 산학연과의 긴밀한 연구협력과 기술원 역량 투입으로 2020년에는 세계 선두 그룹과 어깨를 나란히 할 수 있는 화합물 기반 나노 광소자 및 센서 소자 기술을 보유하겠다”고 밝혔다.
한편 수원 광교테크노밸리에 부지 3만3천963㎡, 건평 5만394㎡ 규모로 들어선 한국나노기술원의 연구벤처동과 클린룸은 다양한 나노팹장비를 갖추고 관련 업체에 이용자 중심의 팹서비스를 제공하고 있다.
클린룸에는 나노 R&D지원 라인과 나노 리소패턴 지원라인, 나노 산업화 지원라인, Si & MEMS 지원라인, 특성평가지원라인, 후공정지원라인 등 일괄공정과 개발된 기술의 산업화 촉진 등을 위한 200여대의 반도체 장비 및 시설을 갖추고 있으며 지난해 8인치 장비 구축을 통해 중소기업 지원을 위한 시스템소자 지원체계를 구축 완료했다.
백창현기자