[국내/R&D] 성균관대·삼성전자, 마이크로 LED 집적도 20배 높였다
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- 조선비즈
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- 나노기술분류
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- 2020-05-13
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한국연구재단은 성균관대 김태일 교수와 삼성전자 연구팀이 전도성 접착제를 이용해 손톱 크기의 유연한 기판 위에 마이크로 발광다이오드(LED) 수천 개를 배열하는 데 성공했다고 밝힘. 이는 기존 마이크로 LED보다 집적도를 20배 높인 것임.
머리카락 굵기보다 작은 100㎛(1㎛ = 100만분의 1ｍ) 이하 크기의 LED 소자를 기판 위에 고밀도로 집적하려면 전극끼리 연결하는 기술이 관건임. 금속와이어를 이용해 전극을 수평으로 연결하거나 열을 가해 소자를 고정하는 방식이 쓰이고 있지만, 고온·고압 공정이 필요해 열에 의해 변형되는 유연한 기판에는 적용하기 어려웠음.
연구팀은 고분자 접착제와 나노급(1㎚ = 10억분의 1ｍ) 크기 금속 입자를 이용해 전기가 통하는 접착제를 개발했음. 이를 이용해 상온·저압 공정에서 가로 1㎝, 세로 8㎜의 손톱 크기의 유연한 기판 위에 초소형(전극 크기 15㎛) 마이크로 LED 수천개를 집적하는 데 성공했음. 가로 5㎝, 세로 5㎝ 크기 기판 위에 60만개의 마이크로 LED를 배열할 수 있는 수준임.
접착제 표면은 연꽃 꽃잎에서 일어나는 발수 현상 원리를 적용해 '젖음'과 '젖지 않음' 상태를 선택적으로 조절할 수 있도록 설계했음. 이렇게 만든 전도성 접착제는 '선택적 전도성'을 가져 접착력과 안정성이 뛰어남.
또 마이크로 LED 전극을 수평이 아닌 수직으로 연결함으로써 집적 밀도를 최대한 높였다고 연구팀은 설명함. 섭씨 100도의 온도와 1기압 이하 압력 조건에서도 제작 가능해 유연한 기판에도 적용할 수 있음. 수율도 99.9%(LED 1000개 중 999개가 켜짐) 수준으로 매우 높게 나타났음.
김태일 교수는 "기술이 상용화한다면 유연한 웨어러블 전자소자나 의료용 웨어러블 기기, 유연한 마이크로 LED 디스플레이 등에 활용할 수 있을 것"이라고 함.
본 연구 성과는 ‘Advanced Materials’ 지에 게재됨