과학과 세라믹,그리고 Ferrite

[사이언스타임즈] 그래핀의 응용

FERRIMAN 2010. 11. 23. 17:47

Applying LED, Solar Cell Functions to 'New Dream Material' Graphene Newly developed light-emitting device freely and easily attachable to circuit boards as required 2010년 11월 23일(화)
<사이언스타임즈>는 KISTI와 공동으로 한국의 과학기술 관련 정보를 해외에 널리 알리기 위해 기사번역 서비스를 제공하고 있습니다. <사이언스타임즈>는 전문번역원을 통해 영문화된 기사를 한 달에 3∼5회 독자분들에게 소개하고자 합니다. 영문기사는 홈페이지 www.koreascience.kr에서도 확인할 수 있습니다. [편집자 註]

영어로 읽는 과학기사 Korean scientists have developed for the first time in the world a light-emitting device(LED) that can be freely attached to circuit boards as needed.

The related study was conducted under the leadership of Prof. Lee Kyu-chul of Seoul National University with support from the Leader Researcher Assistance Program(Creative Research), which is managed by the Ministry of Education, Science and Technology(Lee Ju-ho, Minister) and the National Research Foundation of Korea(Kim Byung-guk, Acting Chairman). The study was published in the October 29 issue of the journal Science.

Long after Thomas Edison's development of a light bulb in 1879, the LED is now drawing attention as a next-generation light emitting device due to its low power consumption and long lifespan. Currently, LED technology is widely used in mobile handsets, lighting sources for LCD(liquid crystal display) displays, and indoor or outdoor lighting.

The production of quality LEDs requires the use of a single crystal board, which is expensive and presents a narrow light-emitting surface, among other drawbacks. Scientists around the world have sought to fuse high performance-lighting devices onto diverse circuit boards, including glass, plastic and metal, but such materials are distorted or burned down at high temperatures, posting barriers to production.

Producing high quality semiconductor thin film on graphene layer

Prof. Lee's team manufactured high quality semiconductor thin film on a graphene layer by using a unique method that had never been tried before, and for which nano material is used as the middle layer; the team successfully developed an LED by easily detaching the thin film from the board, and then freely attaching it onto a board as needed.


The graphene layer, which was used as a circuit board in the study, is made up of a hexagonal carbon compound that drew keen attention for the 2008 Nobel Prize for physics. The material constitutes a next-generation electronic substance that allows for the production of computer chips that are hundreds of times faster than existing chips. Graphene is easily detachable, among other advantages, but it was difficult to use the substance as a circuit board for the production of high quality thin films. However, Prof. Lee’s team however successfully generated a high quality GaN semiconductor thin film on a graphene layer, for which zinc oxide nanomaterial was used as the middle layer, and developed technology that enabled them to conveniently transplant the thin film onto a circuit board of their choice.

New technique allows for production of high quality semiconductor material on diverse circuit boards

Prof. Lee's study has opened up the possibility to apply LED, display and solar cell functions onto a graphene layer, which is being highly sought after as a next-generation material due to its flexibility and strength. The research team completed registration of a domestic patent for the technology, and is taking steps for patent registration overseas, including the U.S., and Japan, and is also planning on technology transfer.

Prof. Lee said, "The study has presented a new paradigm that high quality semiconductor materials can be produced on diverse circuit boards, while overcoming the conventional wisdom that quality semiconductor thin films can only be produced on single crystal boards" adding, "The study is expected to serve as a foundation for the development of a new fundamental technology that will enable Korea to keep its status as a semiconductor powerhouse."

[한글 기사 보기]

Kim Chung-han | chkim@kofac.or.kr

저작권자 2010.11.23 ⓒ ScienceTimes
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‘꿈의 신소재’ 그래핀에 LED, 태양전지 기능을! 원하는 기판에 자유자재로 붙일 수 있는 발광소자 개발 2010년 10월 29일(금)

원하는 기판에 자유자재로 붙일 수 있는 발광소자(LED)가 국내 연구진에 의해 처음으로 개발됐다.

서울대 이규철 교수의 주도 하에 수행한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 직무대행 김병국)의 리더연구자지원사업(창의연구)의 지원을 받아 수행된 것이다. 연구결과는 과학 전문지 ‘사이언스(Science)’ 29일자에 게재됐다.

1879년 에디슨이 백열전구를 발명한 이후, 낮은 전력과 긴 수명으로 차세대 발광소자로서 주목 받고 있는 LED는 현재 휴대폰, LCD(액정 디스플레이) TV의 광원, 실내외 조명 등 다양하게 사용되고 있다.

그러나 품질 좋은 LED를 만들기 위해서는 단결정 기판을 사용해야 하는데, 이것은 가격이 비싸고 발광면적도 작은 단점이 있다. 이에 전 세계 과학자들은 단결정 기판 대신 저렴하고 발광면적이 넓은 유리, 플라스틱, 금속 등 다양한 기판 위에 고성능 발광소자를 만들고자 노력해왔지만, 이러한 소재는 고온에서 변형되거나 타버려 제작에 한계가 있었다.

그래핀층 위에 고품질 반도체 박막 제조

이규철 교수 연구팀은 나노소재를 중간층으로 이용하는 지금까지 시도되지 않은 독자적인 방법으로 그래핀층 위에 고품질의 반도체 박막을 제조하고, 이 박막을 원래의 기판에서 쉽게 떼어내 원하는 기판에 자유자재로 붙일 수 있는 LED 개발에 성공했다.

▲ 그래핀층 위에 제조된 박막 발광다이오드 발광 삽화. 

이번 연구에서 기판으로 사용된 그래핀층은 올해 노벨 물리학상에서 주목받은 육각형의 탄소화합물로, 지금보다 수백 배 이상 빠른 반도체를 만들 수 있는 차세대 전자소재이다. 이는 쉽게 분리되는 장점이 있지만, 표면이 매우 안정돼 품질 좋은 박막을 제조하기 위한 기판으로는 사용하기 힘든 점이 있었다. 그러나 이 교수팀은 산화아연 나노소재를 중간층으로 이용한 그래핀층 위에 고품질의 질화갈륨(GaN) 반도체 박막을 제조하는데 성공하고, 간단한 방법으로 이것을 원하는 기판에 옮겨 붙일 수 있는 기술을 개발했다.

다양한 기판 위 고품질 반도체 소재 제작 가능

이 교수팀의 이번 연구성과는 유연하고 튼튼해 차세대 소재로 각광받고 있는 그래핀층에 LED, 디스플레이, 태양전지 기능을 접목할 수 있는 가능성을 열었다. 연구팀은 현재 국내특허 출원을 완료하고 미국, 일본 등 국외특허 출원을 진행하고 있으며, 향후 기술 이전도 계획하고 있다.

이규철 교수는 “이번 연구결과는 단결정 기판 위에서만 품질 좋은 반도체 박막을 제조할 수 있다는 기존의 통념을 깨고, 다양한 기판 위에서 고품질의 반도체 소재를 만들 수 있다는 새로운 패러다임을 제시한 것이다”라며 “이번 연구가 반도체 강국으로 유지·발전할 수 있는 새로운 원천기술을 개발하는데 기반이 될 것으로 기대한다”라고 연구의의를 밝혔다.

김청한 기자 | chkim@kofac.or.kr

저작권자 2010.10.29 ⓒ ScienceTimes
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