LED, OLED 기판 산업의 유망주 ‘헥사솔루션’

이번 호에서는 2016년 3월 포스코 벤처파트너스에서 주최한 <Idea Market Place>에서 300여개 기업과 경쟁하여 ‘LED, OLED(유기발광다이오드)광학반도체용 패터닝 기판’기술로 최종 10개 업체에 선정된 ‘헥사솔루션’을 소개한다. 

헥사솔루션은 연구원 창업 2호 기업으로 융기원  C동 9층에 위치하고 있다. <Idea Market Place>에서 수상하며 더욱 더 기술력을 인정받은 LED 전문 기업 ‘헥사솔루션’의 성과 및 기술을 배덕규 대표에게 들어보았다.

▲ LED 전문 기업 ‘헥사솔루션’

▲ 헥사솔루션, 실험실 전경

헥사솔루션은 반도체 공정으로 나노 구조물을 구현하여 이를 이용해 빛을 제어하는 기술, 즉 광학 반도체의 특성을 개선하는 기능성 패터닝 기판을 만드는 회사이다.

핵심기술로서 빈 공간이 규칙적으로 배열된 사파이어 기판(CES, Cavity Engineered 
Sapphire Subtrate) 기술은 지난 4월 나노 과학기술 관련 권위지 '나노 레터(Nano Letters)' 온라인 판에 게재되어 주목을 받은바 있으며, 또한 화합물반도체 업계의 최고 권위있는 잡지로 알려져 있는 “Compound"  7월에 해당 연구내용이 게재될 예정이다. 

기존 LED 빛의 대부분이 반도체 표면에서 반사되어 안에서만 맴돌아 효율이 낮다는 문제점이 있었다. LED가 만들어낸 빛이 반도체 밖으로 나와야 사람이 볼 수 있게 된다. 이를 해결하기 위해 LED 업계는 마이크로미터(㎛) 크기의 돌기패턴이 있는 사파이어 기판(PSS,  Patterned Sapphire Substrate)을 사용하고 있다. 돌기에 의해 빛이 여러 방향으로 산란돼 반도체 밖으로 빠져나가는 확률을 높일 수 있기 때문이다. 

▲CES기술: PSS기술의 대안

하지만 이러한 반사와 굴절만을 활용하는 PSS기술은 시장에서 이미 포화상태이다. 따라서 헥사솔루션은 회절(빛의 회전)까지 활용할 수 있는 새로운 광학구조를 고안했다. 그것이 바로 빈 공간이 규칙적으로 배열된 사파이어 기판 (CES) 기술이다.  

▲CES 제조공정: ① 다공성 박막을 통해 산소가 유입 ② 유기물(PR) 이 유입된 산소와 반응 → CO2 로 산화되어 Cavity 외부로 배출 ③ PR 이 완전산화되면서 빈 공간 (cavity) 형성

빈 공간이 규칙적으로 배열된 사파이어 기판 (CES) 기술은 돌기 안에 반도체와 물질의 성질 차이가 가장 큰 빈 공간을 인위적으로 넣은 것이다. 

 

이러한 빈 공간이 규칙적으로 배열된 사파이어 기판 (CES) 기술은 3가지 큰 장점이 있다. 

▲CES 장점 1: 광출력 개선

첫 번째는 요철 내부를 공기로 바꿔 굴절률 차이를 70% 증가시킬 수 있다. 따라서 청색 LED를 제작해 시험해본 결과 기존 사파이어 기판 위에 제작한 청색 LED에 비해 효율이 월등히 향상됐다. 평균 광출력(optical power, 光出力)이 15% 이상 증가했다.

▲CES 장점 2 : 기판휘어짐 개선

또한 헥사솔루션은 CES 기술을 통해서 GaN on Sapphire(질화갈륨)구조의 고질적인 불량인 기판 휘어짐을 16% 이상 개선시킬 수 있었다. 

▲CES 장점 3 : 제조비용 절감

이 기술은 제조비용의 절감에도 효과적이다. PSS제조공정에서 고비용 저수율의 건식식각 공정(dry etching)을 안정적인 저가의 공정으로 대체해 PSS대비 제조비용을 10% 절감시키는 효과를 가져왔다.

이번 연구는 새로운 개념의 회절기판을 통해 청색 LED의 효율을 높이는 돌파구를 만들었다는 점에서 학문적·산업적 큰 의의를 가진다.

▲CES기술의 응용분야

나아가 반도체 LED 외에도 광효율 향상이 필요한 OLED, 태양전지, 광검출기 등 다양한 광학반도체 분야에도 적용할 수 있다는 장점이 있어 주목 받고 있다. 

이러한 기술은 지난 4월 22일 아시아경제 TV “클로즈업 기업현장” 프로그램에 방영되어 유명세를 얻은 바 있다. LED, OLED 기판 산업에서 앞으로 헥사솔루션의 활약을 기대해 본다.

▲ <Idea Market Place> 배덕규 대표 설명 모습

아시아경제 TV “클로즈업 기업현장(헥사솔루션 편)

http://tv.asiae.co.kr/program/program.htm?pid=2015100516261901391A&pg=5&date=20160422

자료제공: 헥사솔루션

글/사진: 유수연 기자