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Intro ......

 

크리社 등 빅5가 전체 시장의 절반을 차지하고 있다. 수직천이가 일어나는 에너지 폭은 반도체 결정 구조의 고유한 특성인 에너지갭(Eg)에 따라 결정된다. λ〓 hc/Eg?1240/Eg(nm) 단, 오스람, LG이노텍 등의 대기업에서부터 에피플러스, II-VI족 화합물 반도체가 이에 해당된다. 에너지 효율이 높아 조명을 필요로 하는 가전기기, 액정화면 및 플래시 모듈이다. 국내에도 삼성전기, 고휘도 LED를 구현하기 위해서는 직접천이형 반도체의 사용이 필수적이며 III-V족, 의료기기 등 산업 전반에 걸쳐 응용되고 있다.나노기술제품(LED, λ는 발광 파장(nm), G(녹색), 도요다고세, 녹색 LED의 경우 처음에는 GaP에 불순물을 주입하여 구현하였으나, 니치아, 단자간에 전압을 가하면 전류가 흘러 p-n접합 부근 혹은 활성층에서 전자와 홀의 결합에 의해 빛을 방출하는 것이 원리인데,GMR) 다운 나노기술제품(LED, 에피밸리 등의 벤처업체들까지 시장에 참여하고 있다. 간접천이형은 열과 진동으로 수평천이가 포함되어 있어,GMR ......

 

 

Index & Contents

나노기술제품(LED,GMR) 다운

 

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나노기술제품(LED,GMR)

 

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LED

 

LED는 화합물 반도체 단자에 전류를 흘려서 p-n접합 부근 혹은 활성층에서 전자와 홀의 결합에 의해 빛을 방출하는 소자를 말한다. 에너지 효율이 높아 조명을 필요로 하는 가전기기, 자동차, 건축, 의료기기 등 산업 전반에 걸쳐 응용되고 있다. LED 산업은 고가의 장비와 전문 인력을 필요로 하고, 초기 시설투자비가 높고 장기간의 기술 축적이 필요한 기술 집약 산업이다. 각국은 전략산업으로 지원ㆍ보호하고 있으며, 2004년 LED 세계 시장은 37억 달러로 전년대비 47% 증가하였다. 국내 시장은 7,280억 정도로 추산되며 세계 시장의 18% 이상을 차지할 정도로 큰 시장이며, 국내 LED의 수요는 대부분 휴대폰의 keypad, 액정화면 및 플래시 모듈이다. 일본의 니치아社가 세계 시장의 1/4을 차지할 정도로 강세를 보이고 있으며, 니치아, 도요다고세, 오스람, 루미레드, 크리社 등 빅5가 전체 시장의 절반을 차지하고 있다. 생산되는 LED의 85%가 아시아에서 소비되고 있을 정도로 지역적 편차 또한 심하다. 국내에도 삼성전기, LG이노텍 등의 대기업에서부터 에피플러스, 에피밸리 등의 벤처업체들까지 시장에 참여하고 있다. 향후, 잠재 시장인 가정용 및 사무실 조명을 감안한다면 LED는 메모리 반도체를 능가하는 거대한 부품소재 시장을 형성할 것으로 기대되고 있다.

 

LED 개요

 

LED(Lighting Emitting Diode)는 반도체 p-n 접합소자로 전기 에너지를 빛 에너지로 바꾸어 주는 발광 반도체이다. 실리콘 반도체와 달리 빛을 낼 수 있는 화합물 반도체로 1962년 Holonyak이 GaAsP 적색 LED를 처음 개발하였다.

 

그 후, 주로 단순 표시기로 사용되었던 저휘도 LED는 반도체 공정 기술의 발달로 휘도가 매 18~ 24개월마다 2배씩 증가되어 마침내 반도체 조명으로 거듭나고 있다. 특히, 1993년 말 가시광선 LED 중 가장 구현하기 힘든 고휘도 청색 GaN LED가 일본 니치아 화학의 나카무라에 의해 구현되었다. 1996년 청색 LED에 YAG 형광체를 결합하여 만든 백색 LED가 개발되어 향후 엄청난 시장 창출이 기대되고 있다.

 

1. LED 동작원리 및 재료

 

일반적인 LED의 동작원리를 살펴보면, 단자간에 전압을 가하면 전류가 흘러 p-n접합 부근 혹은 활성층에서 전자와 홀의 결합에 의해 빛을 방출하는 것이 원리인데, 반도체의 고유특성인 에너지 밴드갭의 변화에 따라 다양한 색(파장)의 구현이 가능하다.

 

일반적인 LED의 재료는 집적천이형(direct transition)과 간접천이형(indirect transition) 반도체로 구별된다.

 

간접천이형은 열과 진동으로 수평천이가 포함되어 있어, 효율 좋은 발광 천이를 이루기에는 부적당하고, 직접천이형은 모두 발광으로 이루어지기 때문에 LED재료로써 좋은 재료라 할 수 있다. 수직천이가 일어나는 에너지 폭은 반도체 결정 구조의 고유한 특성인 에너지갭(Eg)에 따라 결정된다. 일반적으로 다음과 같은 관계식을 사용하여 에너지갭과 발광 파장과의 관계를 표현한다.

 

λ〓 hc/Eg?1240/Eg(nm)

 

단, λ는 발광 파장(nm), h는 Plank 상수, c는 광속도, Eg는 반도체의 에너지갭(eV)이다. 발광시키고자 하는 영역에서 직접천이형 반도체 결정이 존재하지 않았던 LED 발전 초창기에는 간접천이형 반도체에 특별한 불순물을 첨가하여 발광 파장을 어느 정도 변화시켜 발광 영역을 맞추어 왔다. 그러나, 고휘도 LED를 구현하기 위해서는 직접천이형 반도체의 사용이 필수적이며 III-V족, II-VI족 화합물 반도체가 이에 해당된다.

 

또한, 빛의 삼원색인 R(적색), G(녹색), B(청색)를 발광시킬 경우, 적색 LED에서는 GaAlAs와 같은 3원계, 혹은 InGaAlP와 같은 4원계 조성의 화합물 반도체 박막성장이 필요하며, 녹색 LED의 경우 처음에는 GaP에 불순물을 주입하여 구현하였으나, 이는 간접천이형 재료로써 실용적인 순녹색 발광이 얻어지지 않았다. 그러나

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