GaN 기반 청색 LED/레이저 다이오드 성능 모델링 및 열·광 추출 최적화 연구

Performance modeling and thermal/light-extraction optimization of GaN blue LED and laser diode devices

연구 내용

GaN 기반 청색 발광소자의 열 누설, 광추출 효율, 구조 및 도핑 설계를 수치 시뮬레이션으로 최적화하여 고효율·안정 동작을 달성하는 연구

본 연구는 GaN 기반 청색 LED 및 레이저 다이오드의 전기-광-열 상호작용을 수치 모델로 규명하고, 구조 변수에 따른 성능 변화를 설계 규칙으로 연결하는 연구입니다. 전자 누설의 온도 의존성과 열 드롭 메커니즘을 열역학적 전자 수송 관점에서 분석하고, 나노로드의 단면 형상 및 치수에 따른 광추출 효율 변화를 유도합니다. 또한 cladding 및 비균일 도핑 프로파일을 최적화하여 모드 손실과 작동 전압의 트레이드오프를 조정합니다. 더불어 발광소자의 변조 대역을 가시광 통신 관점에서 평가하여 광학 설계 파라미터를 도출합니다.

관련 프로젝트

2건

연구 흐름

초기에는 LED와 레이저 다이오드에서 전자 누설의 온도 의존성을 시뮬레이션과 해석 모델로 정리하여 열 안정성의 설계 요인을 도출했습니다. 이후 2024년에는 GaN 청색 나노로드의 단면 형상과 크기가 광추출 효율과 원거리 방사 특성에 미치는 영향을 유한차분시간영역 기반 계산으로 확장했습니다. 2024~2025년에는 InGaN 청색 레이저 다이오드의 cladding 층과 p-AlGaN 비균일 도핑 분포를 설계하여 모드 손실과 효율 특성을 동시에 개선하는 방향으로 심화했습니다. 최근에는 발광 LED의 변조 대역을 가시광 통신 성능 관점에서 분석하여 소자 성능과 응용 요구를 함께 고려하는 연구로 확장했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

가시광 통신용 고속 변조 LED 모듈
고효율 청색 LED 구조 최적 설계
열 안정 동작을 위한 구동 파라미터 제어
레이저 다이오드 WPE 향상 구조 설계
cladding 기반 모달 손실 저감 설계
나노로드 형상 최적화 기반 방사 제어
광전변환 효율 중심 공정 조건 도출
열 누설 저감 설계 가이드라인
디스플레이용 청색 광원 성능 보정
청색 LD 기반 정밀 가공 광원 플랫폼