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해외동향기술

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나노 와이어 LED의 발광세기 증가 ndsl 상세보기

과학기술분류

재료;물리학

저자

KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

키워드

1. 나노와이어,발광 다이오드,스캐닝 프로브,자외선,도펀트 2. nanowire,LED,scanning probe,UV,dopant

등록일

20190322

NDSL OPENAPI

초록
국립 표준 과학 연구소 (NIST)의 나노 와이어 (Nanowire) 전문가는 단순 쉘 디자인을 가진 발광 다이오드에 비해 특수 유형의 쉘 디자인으로 인해 5배 더 광 세기가 큰 자외선 LED를 만들었다. 자외선 LED는 폴리머 경화, 정수 및 의료용 살균과 같은 점점 더 많은 분야에서 사용되고 있다. 마이크로-LED는 또한 시각 디스플레이에 관심이 있다. NIST의 연구원들은 전자 및 생물학 응용 ​​분야를 겨냥한 주사 탐침 팁을 위한 나노 와이어 기반 LED를 실험하고 있다. 새롭고 밝은 LED는 고품질 질화 갈륨 (GaN) 나노 와이어 제조에 대한 NIST의 전문성의 결과이다. 최근에, 연구자들은 여분의 전자를 가진 실리콘 도핑된 GaN으로 만들어진 나노 와이어 코어를 실험해 왔다. 누락된 전자에 대해 '홀'을 여분으로 갖는 마그네슘 도핑된 GaN으로 만들어진 껍질로 둘러싸여 있다. 전자와 홀이 합쳐지면, 에너지는 빛으로 방출되고, 전계 발광 (electroluminescence)라고 알려진 프로세스가 진행된다. NIST 그룹은 이전에 홀과 재결합하기 위해 쉘 층으로 주입된 전자에 기인하는 빛을 생성하는 LED를 시연했다. 새로운 LED는 껍질 층에 알루미늄이 조금 첨가되어 전자의 오버 플로우 및 광 재 흡수로 인한 손실을 줄였다. 저널 나노테크놀리지 (Nanotechnology, 'UV LEDs Based on p-i-n Core-Shell AlGaN/GaN Nanowire Heterostructures Grown by N-polar Selective Area Epitaxy')에서 밝혀진 바와 같이, 밝은 LED는 나노 와이어에 전자와 정공을 주입하는 3 중층 디자인인 소위 '핀' 구조를 가진 나노 와이어로 제조된다. 쉘에 알루미늄을 첨가하면 전자를 나노 와이어 코어에 가두어 전자 발광을 5 배로 높일 수 있다. 알루미늄의 역할은 효율성을 감소시킬 수 있는 껍질 층으로 전자가 흘러 들어가는 것을 방지하는 전류에 비대칭성을 도입하고 대신에 전자와 정공을 나노 와이어 코어에 가두는 것이다. 나노 와이어 테스트 구조는 약 440 nm의 쉘 두께로 약 440 나노 미터 (nm)이었다. 쉘을 포함한 최종 LED는 거의 10 배 더 컸다. 연구자들은 제작된 구조에 포함된 알루미늄의 양이 나노 와이어 직경에 달려 있다는 것을 발견했다. 적어도 2 개의 회사가 나노 와이어를 기반으로 한 마이크로 LED를 개발 중이며 NIST는 도펀트 및 구조적 특성화 방법을 개발하기 위한 협력 연구 개발 협약을 체결했다. 연구팀은 NIST LED를 프로브 팁에 사용하는 것에 대해 스캐닝 프로브 회사와 사전 토론을 했으며 NIST는 프로토 타입 LED 장비를 곧 시연할 계획이다. NIST 팀은 마이크로파 스캐닝 프로브 현미경과 태양 전지의 트랜지스터 채널 및 개별 결정과 같은 중요한 반도체 나노 구조에 대한 비파괴, 비접촉 테스트를 위한 LED를 결합한 계측기에 미국 특허 8,484,756을 보유하고 있다. 이 프로브는 또한 단백질 펼침과 세포 구조에 대한 생물학적 연구에 사용될 수 있다.