上智大學 이공학부의 菊池昭彦 조교와 岸野克巳 교수 등은 질화갈륨계로 기둥모양인 나노칼럼 구조를 가진 발광다이오드(LED)의 발광에 최초로 성공했다. 실리콘 기판 위에 형성한 다중양자 디스크(MQD) 나노컬럼 구조로 된 LED로, 나노칼럼은 무결함 성장하고 주변은 공기로 뒤덮이기 때문에 발광효율과 빛 유도 효율이 높아 연속한 박막과 비교해서 수 백배의 광 출력을 실현할 수 있다. 고휘도 LED나 나노면 발광 레이저에 대한 전개가 가능하다고 한다. 나노컬럼은 지름 100나노~200나노미터로, 실리콘 기판 위에 고주파 분자선 에피탁셜 성장(RF-MBE)장치로 성장조건을 제어하여 형성했다. 나노컬럼은 무결함 성장하기 때문에 발광효율을 높일 수 있다. 활성층은 질화갈륨·인듐·질화갈륨의 MQD 구조를 취하기 때문에 가로방향의 양자 폐쇄 효과도 높아 발광효율에 기여하고 있다. 또 기둥모양의 주변은 에어갭 효과로 빛 폐쇄가 높아 효율적으로 빛을 유도할 수 있다. 나노컬럼 구조 속에 MQD를 제작하려면 활성층으로써 양자우물을 만드는 용량으로 적층한다. 또 나노컬럼 구조만의 경우는 실제의 디바이스화는 곤란했으나 이번에 MQD 발광층 위 p층에서 성장조건을 바꿈으로써 가로방향으로 성장이 넓어져, 연속한 막의 p층을 형성할 수 있었다. 이로써 p형 전극을 쉽게 형성할 수 있어 디바이스화가 최초로 가능하게 되었다. 이미 조성을 바꾸어, 이 나노컬럼 구조로 파란색 이외에 오렌지, 노란색 등의 발광에 성공했다. 질화갈륨계는 파란색에 비해 빨강색이 어두워서 현재의 LED 컬러 디스플레이는 빨강·녹색·파란색(RGB)가운데 빨간색만은 갈륨·비소계 LED가 사용되고 있다. 신기술에 의해서 빨간색도 고휘도화할 수 있게 되어 모두 질화갈륨계 LED로 구성할 수 있다고 한다. 이 연구는 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)의 조성사업의 일환으로 행해졌다. (NK)