나노기술 및 정책 정보

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마음대로 구부리거나 접을 수 있고 가위로 잘라도 성능을 그대로 유지하는 질화갈륨 발광다이오드(LED) 패널 제작기술이 개발됨.

세종대 나노신소재공학과 홍영준 교수와 세종대 물리천문학과 홍석륜 교수, 미국 텍사스주립대 재료공학과 김문 교수 공동연구팀은 기판에서 쉽게 떼어내 자유롭게 형태를 바꿀 수 있는 질화갈륨 소재 마이크로LED를 개발함.

LED 패널에 유연성을 줄 때는 미세블레이드나 레이저로 박막 LED를 작게 만든 후 유연한 기판에 이를 배열하는 방식이 쓰임. 작게 만든 LED를 떼어내기 위해서는 화학약품을 이용해 깎아내는 ‘식각’이나 레이저 조사를 통해 기판과 LED의 화학적 결합을 깨트리는 과정이 필요함. 작은 힘에도 쉽게 깨지기 때문에 구부러뜨리기도 어려웠음.

연구팀은 그래핀으로 코팅된 가로세로 1cm 단결정 사파이어 기판 위에 10~30마이크로미터(㎛·100만 분의 1m) 크기 단결정 마이크로 LED 수만 개를 만들었음. 그래핀은 LED와 직접 결합하지 않아 쉽게 떼어낼 수 있음. LED 패널도 박막이 아닌 마이크로 LED 배열을 바로 제조하기 때문에 굽히거나 접어도 깨지지 않음.

연구팀이 개발한 LED 패널은 접착 테이프로 떼어내면 될 정도로 기판에서 쉽게 떨어졌음. 떼어낸 패널을 구부러진 표면에 붙여도 작동됐음. LED 패널은 종잇장을 접거나 구기듯 다뤄도 푸른색 발광이 그대로 유지됐음.

연구팀은 “곡률반경 1mm가 되도록 1000회 이상 반복적으로 구부려도 전기적 특성과 발광 성능이 그대로 유지됐다”며 “LED를 떼어낸 사파이어 기판도 재사용이 가능하다”고 설명함.

본 연구 성과는 ‘Science Advances’ 지에 게재됨