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[IT뉴스]떼어 붙이던 2차원 반도체, 기판 위에서 바로 성장…UNIST, 세계 첫 ‘무전사 2D LED’ 개발

온카뱅크관리자

2026-05-26 08:07:32

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="Q0YTP93GOI">
          <p contents-hash="63aba20f20db94a15d3c5fa896b071faffb62314844db3fc2fa6341022e52da1" dmcf-pid="xpGyQ20HwO" dmcf-ptype="general"> [이데일리 김현아 기자] 국내 연구진이 원자 몇 층 두께에 불과한 2차원 반도체를 기판 위에 직접 성장시켜 LED 소자를 만드는 데 세계 최초로 성공했다. </p>
          <p contents-hash="001e50f59d0d954a8cb90894c828061c8e61cc0b8bc8199bd6b4e2a449bd7141" dmcf-pid="yOjgtYsAEs" dmcf-ptype="general">그동안 차세대 반도체 상용화의 걸림돌로 꼽혔던 ‘떼어내 옮겨 붙이는(전사)’ 공정을 없앤 기술로, 차세대 디스플레이와 양자 정보통신용 광원 소자의 대량 생산 가능성을 열었다는 평가다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c9a8645dbafa6f5419e6d955156e51966f582c7893ece1dd3276af00e7a04e68" dmcf-pid="WIAaFGOcrm" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="정건욱 UNIST 물리학과 교수" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/26/Edaily/20260526080304527bcmy.jpg" data-org-width="296" dmcf-mid="6qTKrjRfDh" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/26/Edaily/20260526080304527bcmy.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            정건욱 UNIST 물리학과 교수
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="292419a2731402556dbd4cca3703347ed6755a46205d88481f1402516d55efeb" dmcf-pid="YCcN3HIkIr" dmcf-ptype="general">
           울산과학기술원(UNIST) 물리학과 정건욱 교수 연구팀은 26일 2차원 반도체 소재인 이황화몰리브덴(MoS₂)을 발광층으로 활용한 고품질 LED 소자를 전사 과정 없이 한 번에 제조하는 공정 기술을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 나노 분야 국제 학술지 ‘나노레터스(Nano Letters)’ 부표지 논문으로 선정됐다.
          </div>
          <p contents-hash="3b54a8fe85d295fc5b7f97cd7e749f0f691f41994d6023aed2992d5234cdb992" dmcf-pid="Ghkj0XCEDw" dmcf-ptype="general">기존 2차원 반도체 LED는 박막을 따로 만든 뒤 기판에 스티커처럼 떼어 붙이는 전사 공정에 의존해 왔다. 하지만 이 과정에서 주름, 기포, 오염, 결함이 발생하기 쉬워 균일한 대량 생산이 사실상 어려웠다.</p>
          <p contents-hash="56035d7bdfb86491e550ed7a4556e2083432e736c9c7193a9783852a09fd82d2" dmcf-pid="HlEApZhDmD" dmcf-ptype="general">연구팀은 이를 해결하기 위해 에피택시(Epitaxy) 성장 기법을 적용했다. 물질의 결정 방향을 맞춰 기판 위에 순차적으로 직접 성장시키는 방식이다. </p>
          <p contents-hash="e99afb58375ba7072fa62587a7352c7ef8755bb1c20dff5b88e0c8ac13d7e5ae" dmcf-pid="XSDcU5lwsE" dmcf-ptype="general">연구팀은 p형 질화갈륨(GaN), 2차원 이황화몰리브덴(MoS₂), n형 산화아연(ZnO)을 차례로 적층해, 결함 없는 단결정 구조의 LED를 구현했다. 특히 열에 약한 2차원 반도체 특성을 고려해 고온 공정이 필요한 질화갈륨을 먼저 형성한 뒤 나머지 소재를 순차 성장시키는 공정 설계가 핵심이었다.</p>
          <p contents-hash="50f5144f30e51ca8ec9beac3b7d06a6f8769a44027d7e15dc8294cb4467019e6" dmcf-pid="Zvwku1Srrk" dmcf-ptype="general">이 구조는 LED의 발광 효율을 높이는 ‘양자우물(Quantum Well)’ 구조로도 작동했다. 밴드갭이 큰 3차원 반도체 사이에 밴드갭이 작은 2차원 반도체를 끼워 넣어, 전자와 정공이 가운데 발광층에 집중되도록 한 것이다. 실제 실험에서 연구팀은 이황화몰리브덴 층에서 선명한 붉은빛이 방출되는 것을 확인했으며, 스펙트럼 분석에서는 630nm와 705nm의 두 가지 양자 발광 신호도 포착됐다.</p>
          <p contents-hash="6db24f8b1e37321907d68c79ea51d09401d250781f5e229d17a5ce80509c8219" dmcf-pid="5TrE7tvmIc" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 신호가 반도체 내부의 ‘스핀-궤도 결합’ 현상에서 비롯된 것으로 보고 있다. 이는 단순한 LED 광원을 넘어 양자 정보통신, 보안 시스템, 양자컴퓨터 등에 활용될 수 있는 ‘양자광원 소자’로서의 가능성을 보여준 결과라는 설명이다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c716077b340cdd2aa15a7aba863611b0f4347535bcace4b530d2545eca7c1966" dmcf-pid="1ymDzFTsmA" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="기판 위에서 직접 성장한 2차원 반도체 LED 소자의 구조" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/26/Edaily/20260526080305752hoop.jpg" data-org-width="800" dmcf-mid="Px42scd8DC" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/26/Edaily/20260526080305752hoop.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            기판 위에서 직접 성장한 2차원 반도체 LED 소자의 구조
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="57168f9a9152382566fb5fe016cf486bc9c5600741c24ef6e63d5826bfa86157" dmcf-pid="toQ8hwLxrj" dmcf-ptype="general">
           정건욱 UNIST 교수는 “2차원 반도체 LED가 연구실 수준에 머물렀던 이유는 전사 과정에서 발생하는 품질 저하와 불균일성 때문이었다”며 “이번 연구는 기존 반도체 공정처럼 균일한 적층 구조를 대량 생산 라인에서 구현할 수 있음을 입증한 첫 사례”라고 말했다.
          </div>
          <p contents-hash="257194f2ba2a44a94de7fcc8559b620db4f59ed8e0d4d69b22b5f764d45c7a9e" dmcf-pid="Fgx6lroMEN" dmcf-ptype="general">이어 “광 효율을 더 높여 기존 GaN(질화칼륨)기반 마이크로 LED 공정과 결합하면 차세대 초소형 적색 화소나 양자광원 산업의 핵심 기술이 될 수 있다”고 덧붙였다.</p>
          <p contents-hash="d65f4d4bdf66f797b9248190467927591d411647ccd1309f7639fd44535a30f2" dmcf-pid="3aMPSmgRma" dmcf-ptype="general">이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단과 산업통상자원부 한국산업기술진흥원 지원을 받아 수행됐다.</p>
          <p contents-hash="385c0ad77a746ca9acd3abb7a41076b6db24d3e2239f5e054e21ad4cd067b45d" dmcf-pid="0NRQvsaeIg" dmcf-ptype="general">김현아 (chaos@edaily.co.kr) </p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 이데일리. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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