서 론
2013년까지 5년간 총 99조 4000억 원이 투입되는 6개 분야 22개의 ‘신성장동력 사업’과 저탄소 녹색 성장을 위한 ‘그린 에너지 산업 발전 전략’의 성장동력화가 필요한 9개 분야 중 조기 육성할 4개의 제1그룹에 발광다이오드(Light emitting diodes, LED) 분야가 각각 포함되었다. 고유가 시대와 지구 온난화로부터 화석연료 사용규제의 필요성이 대두되는 시점에서, 백열전구 대비 20배 이상에 이르는 긴 수명과 10분의 1에 불과한 에너지 사용량을 가진 LED에 대한 전 세계적인 요구가 늘어난 때문이다. 또한 형광등에 사용되는 수은, 카드뮴과 같은 독성 물질을 사용하지 않기 때문에 친환경을 강조하는 추세에도 부합하는 면을 가지고 있다. 휴대폰 키패드에서부터 일반 조명에 이르기까지 광범위한 적용이 가능한 LED는 이제 차세대 먹거리로서 국가적인 관심을 받고 있는것이다.
LED가 기존의 백열등이나 형광등을 대체하기 위해서는 무엇보다 발광효율(lm/W)을 높이는 것이 중요하다. LED 공정은 크게 나누어 에피공정, 칩 공정, 패키지 공정으로 분류할 수 있다. ‘에피’라는 표현은 LED 분야에서는 흔히 사용되지만 대개는 익숙하지 않은 말이다. 정확한 표현은 에피택시(epitaxy) 혹은 에피택셜 성장(epitaxial growth)으로 ‘어떤 결정이 다른 결정의 표면에서 특정한 방위 관계를 취해 성장하는 일’을 뜻한다. LED 등의 소자구조를 형성하기 위해서는 기판 위에 GaN계 화합물 반도체를 pn 접합 다이오드 형태로 쌓아 올려야 하는데 이때 각각의 층은 밑의 층의 결정성을 이어받아 성장하게 된다. 결정 내부의 결함은 전자와 정공의 재합과정(electron-hole recombination process)에서 비발광 센터(nonradiative center)로 작용하기 때문에 광자(photon)를 이용하는 LED 소자에서는 각 층을 형성하는 결정들의 결정성이 소자효율에 결정적인 영향을 미치게 된다. 그렇기 때문에 에피성장 기술은 LED 효율의 한계를 결정짓는 중요한 원천기술이라고 할 수 있다.
Source : LED마켓
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