이 연구는 에너지 밴드갭이 큰 유리 기반 투명 박막에 전도성 필라멘트 개념을 적용함으로써, 기존의 indium tin oxide(ITO)에 의존하지 않는 새로운 형태의 indium-free 투명전극을 개발하고, 이를 다양한 고성능 광전소자에 적용하여 디스플레이 및 조명 기술의 한계를 극복하는 것을 최종 목표로 한다. 특히, 투명전극 내의 전도성 필라멘트 형성을 통해 유·무기 반도체와의 직접적인 오믹 접촉을 가능케 하여 전류 주입 및 분산 효율을 극대화하는 혁신적 구조를 구현하고자 한다. 1단계에서는 다양한 상부전극 및 박막 조성, 두께, 증착 조건을 분석하고, 전도성 메커니즘을 규명하기 위한 물성 연구와 포밍 조건 최적화를 수행하였다. 2단계에서는 이 기반 기술을 바탕으로 UV-A\~C LED, micro-LED, OLED 등의 고효율 광전소자에 적용하였으며, 특히 AlGaN 기반 UV LED에서는 투명전극의 work function 제어를 통해 direct ohmic contact을 구현하고 외부 양자효율을 크게 향상시켰다. micro-LED 분야에서는 전극 설계와 전기적 포밍 기법을 통해 고밀도, 고개구율 어레이를 구현하였고, OLED 분야에서는 전류 분산 효율이 극대화된 유기소자 제작을 통해 고투명, 고효율 조명·디스플레이 응용을 실현하였다. 마지막 3단계에서는 전도성 필라멘트 기술을 local interconnection 개념으로 확장하여, 도체와 절연체의 경계를 넘는 새로운 패러다임의 투명 디바이스를 구현함으로써 기술의 외연을 넓혔다. 본 기술은 UV Emitter, OLED, Micro-LED, 투명 디스플레이 등 광전소자 전반의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, ZnO 등 비AlGaN계 소재로의 확장성과 함께 반도체, 디스플레이, 조명, 메모리, IoT 디바이스 등 다양한 응용 분야에서 산업적 파급력이 매우 클 것으로 기대된다. 학문적으로도 물리, 전자, 재료공학 간 융합연구를 촉진하며, 국내 광산업의 글로벌 경쟁력 확보에 핵심적 기여를 할 수 있는 기술로 자리매김할 전망이다.

고려대학교

2024년 2월 - 2025년 1월