Variable-Color Light-Emitting Diodes Using GaN Microdonut arrays

무기물 기반의 발광다이오드는 유기물질로 만들어진 발광다이오드보다 훨씬 높은 효율과 밝기, 그리고 뛰어난 안정성을 지니지만, 개별 소자로는 단일 색상만을 표현할 수 있었기에 현재까지 조명과 백라이트 등으로 용도가 제한되어왔다. 이규철 교수 연구진은 이러한 무기물 기반 발광소자의 새로운 가능성을 밝히기 위해 기존의 박막 구조가 아닌 3차원 구조의 발광소자를 개발하였고, 무기 발광다이오드로도 동일한 기판 상에서 다양한 색상을 표현할 수 있다는 것을 확인하였다. 본 연구는 기존의 막대, 피라미드 구조의 발광소자를 넘어 더욱 다양한 결정면이 존재하는 도넛 구조 발광소자의 독특한 발광특성에 대한 보고이다. 특히 도넛 구조를 통해 새로이 등장한 결정면에서는 다른 결정면에서 찾아볼 수 없는 새로운 발광특성을 관찰할 수 있었으며, 도넛 구조의 크기와 가해준 전압의 변화를 통해 발광색상의 조절이 가능하다는 것을 보였다. 본 연구를 통해 이 교수 연구팀은 모바일 디스플레이 등에 사용되는 총천연색 디스플레이를 3차원 나노구조를 이용하여 무기물 기반 소자만으로도 구현 할 수 있음을 보여주었다.

Microdonut-shaped GaN/InGaN light-emitting diode (LED) microarrays are fabricated for variable-color emitters. The figure shows clearly donut-shaped light emission from all the individual microdonut LEDs. Furthermore, microdonut LEDs exhibit spatially-resolved blue and green EL colors, which can be tuned by either controlling the external bias voltage or changing the size of the microdonut LED.

“Variable-Color Light-Emitting Diodes Using GaN Microdonut arrays”
Advanced Materials
Article first published online: 22 FEB 2014
DOI: 10.1002/adma.201305684

Authors: Youngbin Tchoe, Janghyun Jo, Miyoung Kim, Jaehyuk Heo, Geonwook Yoo, Cheolsoo Sone, and Gyu-Chul Yi