深紫外LEDの基礎技術から応用技術まで俯瞰 ~巨大な市場潜在力から新産業創出が期待~(韓国語版)

発刊日
2018/07/13
体裁
A4 / 53頁
資料コード
R60300500
PDFサイズ
5.1MB
カテゴリ

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調査資料詳細データ

エキスパートシリーズとは
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야노경제연구소는 2016 년 1 월부터 일선에서 물러난 시니어들을 당사 조사부문의 「사외마이스터」로 등록하여, 현역시절의 경험, 지견, 인맥 등을 당사의 사업활동을 통해 사회에환원하기 위한 새로운 조직을 가동했다.
본 리포트는 HOSIDEN 및 SONY 에서 주로 액정 디스플레이 개발을 담당했던 우카이야스히로(鵜飼育弘) 공학박사가 집필했다.

調査概要
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조사취지:심자외 LED 외 주된 용도는 살균 등이다. 이 용도에서는 수은램프가 널리 사용되어 왔다. 그러나 2013 년 10 월 「수은에 관한 미나마타(水俣)조약」이 채택되어, 수은 등 인체ㆍ환경에유해한 물질의 저감ㆍ폐기를 위해 2020 년 이후 수은을 포함하는 제품의 수출입이 원칙적으로금지된다. 따라서 무수은(Mercury Free)인 심자외 LED 로의 대체기술 실현에 대한요청이 높아지고 있다.
조사방법:연구원의 직접면담ㆍ전화ㆍ메일ㆍ웹ㆍ문헌조사 병용
조사기간:2017 년 3 월~2017 년 4 월

リサーチ内容

1.머리말

2.심자외선(DUV)과 심자외 LED란

(그림1) 자외선과 심자외 LED

3.질화알루미늄 단결정 기판상의 심자외 LED 특성과 응용

3.1 질화알루미늄(AlN) 단결정
  (1)AlN 기판 UV흡수율
    (그림2) AlN 기판의 UV흡수율 (Asahi Kasei Microdevices 자료)
  (2)AlN 기판의 결정 품질
    (그림3)AlN 기판의 결정 품질 (Asahi Kasei Microdevices 자료)
  (3)2인치 AlN 단결정 기판의 특성
3.2 질화알루미늄(AlN) 단결정상의 UVC-LED
  (1)CIS AlN 기판의 우위성
    (그림4)사파이어 기판상의 AlN(AlN/Sapphire)과 AlN 기판상의
    AlN(AlN/AlN substrate) 비교 (Asahi Kasei Microdevices 자료)
    (그림5)AlN 기판상의 UVC-LED 구조와 사파이어 기판상과의 단면 TEM
    (Asahi Kasei Microdevices 자료)
    (그림6)표면 평탄성의 비교 (Asahi Kasei Microdevices 자료)
  (2)CIS UVC-LED 제품
    (그림7)CIS UVC-LED 제품 라인업 (Asahi Kasei Microdevices 자료)
    (표1)수은램프와 UVC-LED의 비교 (Asahi Kasei Microdevices 자료)
3.3 UVC-LED의 응용 분야
    (그림8)UVC-LED의 응용 분야 (Asahi Kasei Microdevices 자료)
  (1)UVC-LED의 살균효과
    (그림9)발광파장과 DNA의 흡수 스펙트럼 (Asahi Kasei Microdevices 자료)
    (그림10)UV광에 의한 살균효과와 파장 의존성 (Asahi Kasei Microdevices 자료)
    (그림11)고초균에서의 UVC 조사 효과 (Asahi Kasei Microdevices 자료)
  (2)UVC-LED를 이용한 살균모듈 개발
    (그림12)용도 개발용 모듈 사례 (Asahi Kasei Microdevices 자료)
    (그림13)생활 속에서의 UVC-LED 사용처 (Asahi Kasei Microdevices 자료)
3.4 정리

4.나노광 구조를 구사한 심자외 LED의 고성능화

4.1 AlGaN계 심자외 LED의 디바이스 구조
    (그림14)AlGaN계 심자외 LED 디바이스 구조 (NICT 자료)
4.2 나노 광추출 구조의 디자인
    (그림15)나노 광추출 구조의 디자인 (NICT 자료)
    (그림16)SEM 사진(NICT 자료)
    (그림17)나노 임프린트법에 의한 나노 미세 패터닝 기술 (NICT 자료)
    (그림18)심자외 LED의 원거리장 방사 패턴의 평가 (NICT 자료)
4.3 나노 구조를 구사한 심자외 LED의 고성능화
    (그림19)265㎚대 심자외 LED의 나노 광추출 구조를 형성했을 경우의 광추출 효율
    향상률(좌)과 주입 전류에 대한 광출력과 외부양자효율(우) (NICT 자료)
    (그림20)살균효과(대장균)의 실증 (NICT 자료)
    (그림21)심자외 LED (부스에서 직접 촬영)
4.4 150㎽ 이상(발광파장265㎚) 세계 최고 출력의 심자외 LED 개발에 성공
  (2017.4.4 프레스 릴리스)
  (1)성과
    (그림22)이번에 개발한 심자외 LED의 모식도와 나노 임프린트 기술 공정
    (a)메사 형성 및 p, n 전극 형성 후의 심자외 LED, (b)폴리머 희생층, SiO2층,
    임프린트 수지의 형성, (c)소프트 UV 임프린트 공정, (d)드라이 에칭 공정,
    (e)Ni 하드 마스크 리프트오프 공정. (f)드라이&웨트 에칭 공정 (NICT 자료)
    (그림23)(a)소프트 UV 임프린트 후의 수지 패턴, (b)AlN 표면 상의 Ni 리프트오프 패턴,
    (c)심자외 LED 광추출면 상의 전면에 형성된 AlN 나노광ㆍ나노핀 구조의 주사
    전자현미경 사진 (NICT 자료)
    (그림24)마운트에 플립칩을 접합한 후의 심자외 LED의 외관 (NICT 자료) 빛의 간섭을
    일으키는 나노구조가 칩 전면에 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
    (그림25)심자외 LED의 주입 전류에 대한 (a)광출력과 증가(Enhancement) 및
    (b)외부양자효율 개발 제품(나노광ㆍ나노핀 구조)과 기존 제품(플랫 표면)의 비교
    (NICT 자료)
    (그림26)심자외 LED의 각 주입 전류치에 대한 EL 스펙트럼 개발 제품
    (나노광ㆍ나노핀 구조)과 기존 제품(플랫 표면)의 비교 (NICT 자료)
    (그림27) 심자외 LED의 3차원 원거리장 방사 패턴 (a)기존 제품(플랫 표면),
    (b)개발 제품(나노광ㆍ나노핀 구조)의 비교 (NICT 자료)
    (그림28) 심자외 LED의 근거리장 광출력 패턴 (a)기존 제품(플랫 표면),
    (b)개발 제품(나노광ㆍ나노핀 구조)의 비교 (NICT 자료)
  (2)향후 전망
4.5 정리

5.심자외 광원의 핵심이 되는 AlN 템플레이트의 제작

5.1 심자외광 디바이스를 위한 기판
  (1)심자외 발광 LED
  (2)심자외 LED의 디바이스 구조
    (그림29)심자외 LED의 구조 (미에대학 자료)
    (그림30)AlGaN의 전이밀도와 발광효율 (미에대학 자료)
5.2 AlN 완충층의 N2-CO 어닐
    (그림31)AlN 완충층의 N2-CO 어닐 (미에대학 자료)
    (그림32)AlN막 어닐 후의 X선 Rocking Curve에 의한 평가 (미에대학 자료)
5.3 스퍼터법에 의한 사파이어상의 AlN 박막 어닐
    (그림33)자외발광디바이스에 요구되는 전이밀도와 AlN막 제작법의 관계
    (미에대학 자료)
    (그림34)AlN의 스퍼터링 조건과 장치 (미에대학 자료)
    (그림35)사파이어상 AlN 성장과 어닐의 필요성 (미에대학 자료)
    (그림36)AlN막 어닐 전후의 AFM상(측정범위 1㎛×1㎛) (미에대학 자료)
    (그림37)AlN 어닐 전후의 X선 Rocking Curve 평가(1700℃ 어닐 제품)
    (미에대학 자료)
    (그림38)스퍼터 AlN의 어닐 후 TEM 사진 (미에대학 자료)
    (그림39)AlN/Sapphire의 어닐에 의한 결정성 향상과 장치 (미에대학 자료)
5.4 정리

6.무수은 자외광원의 개발

6.1 수은 대체 가돌리늄(Gd)을 포함한 형광체
  (1)수은 대체 재료
  (2)AlGdN 박막의 제작
    (그림40)AlGdN 성막장치와 성막조건 및 단면 SEM 사진 (고베대학 자료)
    (그림41)AlGdN의 전형적인 UV발광 스펙트럼 (고베대학 자료)
  (3)AlGdN 박막을 이용한 전자선 여기형 심자외 광원 디바이스
    (그림42)개발한 UV-LED의 구조와 특성 (고베대학 자료)
    (그림43)시작한 UV-LED와 발광 패턴 (고베대학 자료)
    (그림44)UV-FED의 특성 (고베대학 자료)
    (그림45)고에너지 전자에 의한 다중 여기 과정 (고베대학 자료)
  (4)협대역 UV광원의 응용
    (그림46)시판되고 있는 UV-LED와 UV-FED의 비교 (고베대학 자료)
6.2 UV튜브를 이용한 의료용 시트형 자외 광원의 개발과 응용
  (1)필름형 자외 광원
    (그림47)UV 튜브를 이용한 의료용 시트형 자외 광원의 개발 (고베대학 자료)
    (표2)개발한 자외 광원의 성능 비교 (고베대학 자료)
  (2)오더메이드 피부 치료기
    (그림48)신체 부위 선택형 자외선 치료기 (고베대학 자료)
  (3)정리

7.초와이드갭 산화물 반도체의 성장과 기능

7.1 산화물 반도체와 미스트 CVD
  (1)산화물 반도체
    (그림49)심자외광 발광 재료 후보와 물성 (교토대학 자료)
    (그림50)심자외 발광이 가능하다고 생각되는 구조 (교토대학 자료)
  (2)미스트 CVD
    (표3)반도체와 성장법 (교토대학 자료)
    (그림51)미스트 발생부(원료 공급부)의 개략 (교토대학 자료)
    (그림52)단결정 ZnO의 호모에피택셜 성장 (교토대학 자료)
7.2 사파이어 기판상의α-(Al,Ga)2O3
  (1)사파이어 기판상의α-(Al,Ga)2O3
    (그림53)Ga2O3의 결정형 (교토대학 자료)
    (그림54)사파이어 기판상α-(Al,Ga)2O3의 성장 (교토대학 자료)
    (그림55)α-(Al,Ga)2O3/α-Ga2O3 계면 구조 (교토대학 자료)
    (그림56)2차원 성장의 실현 (교토대학 자료)
  (2)p형 산화물에 대한 도전
    (그림57)p형 산화물에 대한 도전 (FLOSFIA 프레스 릴리스)
7.3 MgO 기판상의 암염 구조 RS(rocksalt) -MgZnO
    (그림58)MgO 기판을 이용한 MgZnO의 성장(1) (교토대학 자료)
    (그림59)MgO 기판을 이용한 MgZnO의 성장(2) (교토대학 자료)
7.4 정리

8.시간적ㆍ공간적 차이가 만들어내는 미스트류를 이용한 신반응 제어 기술의 개발

8.1 각종 성막법과 미스트 CVD법
  (1)각종 성막법
    (그림60)각종 성막법 (고치공과대학 자료)
  (2)미스트 CVD
    (그림61)미스트 CVD의 장치 구성 (고치공과대학 자료)
    (그림62)성막의 포인트 (고치공과대학 자료)
    (그림63)IGZO-TFT의 제작 (고치공과대학 자료)
    (그림64)다중양자우물의 제작 (고치공과대학 자료)
8.2 미스트의 특징과 미스트 CVD의 가능성
    (그림65)미스트의 평균자유행로 (고치공과대학 자료)
    (그림66)미스트 CVD에 의한 조성제어 (고치공과대학 자료)
    (그림67)미스트 CVD의 가능성 (고치공과대학 자료)
8.3 세대별 결과
    (그림68)미스트 CVD에 의해 제작한 각종 기능막의 성막속도 및 조성비
    (고치공과대학 자료)
    (그림69)다원계 재료(AlGaO)의 조성제어 (고치공과대학 자료)
8.4 정리

9.맺음말

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