고휘도, 장수명, 저소비 전력으로 빛을 발하는 LED는 신호기나 플랫 패널 디스플레이, 조명 등의 생활에 빠뜨릴 수 없는 광원으로 폭넓게 사용되고 있다.

 현재, 청색 및 적색 LED에는 질화물 반도체 및 인화물 반도체가 사용되고 있다.그러나, 이들은 인간의 시감도가 가장 높은 녹색 영역에서 광 변환 효율이 크게 저하되어 버리는, 통칭 「그린 갭 문제」를 안고 있어, 소형으로 고효율, 고휘도, 고화질이 요구되는 다음 세대 TV나 프로젝터를 실현하기 위해서는 고효율로 녹색 발광하는 완전히 새로운 반도체 재료가 요구되고 있다.

 이번에 도쿄공업대학의 연구그룹은 전기특성을 제어할 수 있고 실온에서 녹색 발광하는 새로운 반도체 'SrHfS3' 개발에 성공했다. LED는, 전자의 구멍(정공)이 움직이는 p형 반도체와, 전자가 움직이는 n형 반도체를 접합한 구조를 가지고 있어, 여기에 전압을 인가해 정공과 전자를 재결합시킴으로써 발광을 얻고 있지만, SrHfS3는 p형과 n형 양쪽의 전기 전도성을 가진다고 한다.

 본 연구그룹은 신재료로 p형/n형 전기전도성과 고효율 녹색 발광이라는 두 가지 기능을 양립하기 위해 (2) 고대칭성 결정 중의 비결합성 궤도의 이용과, (1) 밴드의 폴딩을 이용한 직접 전이형 밴드 갭을 갖는 결정 구조의 선정이라는 2개의 화학 설계 지침을 제안했다.이것을 바탕으로 후보 재료의 스크리닝을 행한 결과, 페로브스카이트형 황화물인 SrHfS2에 도달했다.

 신반도체 SrHfS3는 적절히 원소 치환함으로써 p형 및 n형의 전기 전도성을 제어할 수 있는 데다 실온에서도 가시적일 정도로 밝은 녹색 발광이 가능하다.그린 갭 문제를 해결하는 차세대 녹색 LED로 앞으로의 응용이 크게 기대되고 있다.

논문 정보:【Journal of the American Chemical Society】Material Design of Green-Light-Emitting Semiconductors: Perovskite-Type Sulfide SrHfS3

도쿄공업대학

시대를 만드는 지식을 다해, 기술을 닦고, 높은 뜻과 화의 마음을 가진 이공인을 계속 배출하는 이공 대학의 정점

도쿄 공업 대학은 산업의 근대화가 급무가 되고 있던 1881(메이지 14)년에 도쿄 직공 학교로서 설립되었습니다.설립 이래, 우수한 이공계 인재와 탁월한 연구 성과를 계속 창출해, 현재도 일본의 이공계 종합 대학의 톱에 있습니다.도쿄공업대학은 고도의 전문성뿐만 아니라 교양학을 필수로 한다[…]

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