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  1. 2016.01.18 GaN를 대체하는 사파이어(Sapphire) 단결정

 

 

청색 LED와 노란색 형광체로 백색을 구현하는 것이 가능해지면서 LED의 적용범위와 시장규모는 급속하게 확대되었습니다. 청색 LED는 초기에 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체인 GaN를 이용하였지만 In, Al등 새로운 원소를 첨가하면서 광효율과 총천연색 구현이 가능해지고 있습니다. LED의 기판으로 GaN이 사용되지 못했던 가장 큰 이유는 GaN의 단결정 성장이 어렵고 생산단가가 비싸기 때문입니다. GaN는 녹는점이 2,400℃로 고온이고, 단결정 성장을 위하여 40,000기압 이상의 질소압력이 필요하기 때문에 Si, GaAs, InP등 다른 반도체의 단결정 성장 공법을 이용해서는 단독으로는 단결정 기판을 성장시키기가 어렵습니다. 따라서 GaN를 청색 LED의 소재로 이용하려면 GaN를 안정적으로 성장시킬수 있는 경제적인 기판(Substrate)이 필요합니다.
이러한 이유로 청색 LED의 기판으로 GaN를 대신하여 사파이어(Sapphire)가 활용되고 있습니다. 사파이어는 알루미나(Al2O3)를 고온에서 녹인후에 서서히 냉각하여 단결정 성장을 시킵니다. 또한 LED의 발광 특성을 구현하기 위하여 단결정 성장을 특정한 방향으로 시켜야 하기 때문에 크기를 2인치 이상으로 성장시키기 어려운 한계가 있었습니다. 하지만 최근에는 기술개발을 통하여 사파이어 단결정의 직경을 4인치 이상으로 확대하는 것이 가능해 졌으며 이에 따라서 LED의 생산량이 급격하게 증가할 전망입니다.

 

 

 

 

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