베이징그래핀연구원 Liu Zhongfan(劉忠範) 원장은 중국과학원 반도체연구소 liu Zhiqiamg(劉志強), 베이징대학교 물리대학 Gao Peng(高鵬) 등과 공동으로 나노기둥 보조의 반데르발스(Van der Waals) 에피택시 방법을 제안했고 또한 세계 최초로 유리 기판 위에 연속적이고 평탄한 준 단결정(Quasi single crystal) 질화갈륨 박막을 성공적으로 헤테로에피택시함과 아울러 청색 발광다이오드(LED)를 제조했다. 관련 성과는 2021년 7월 30일 “Science” 자매지인 “Science Advances”에 게재됐다.

연구팀은 그래핀의 격자를 교묘하게 이용해 질화물의 격자 배열을 유도하고 비결정질 유리 위에 질화물의 에피택시를 구현해 고품질의 유사단결정 박막을 획득했다. 더 나아가 양자효율이 48.7%에 달하는 청색 LED 구조를 성장시켰다. 이외 계면 부위의 취약한 반데르발스 힘(van der waals force)을 충분히 이용해 성장시킨 에피택셜 구조를 물리적으로 박리시켜 유연성 LED 샘플을 제조했다.

해당 독창적 성과는 그패핀 등 2차원 재료의 산업화 응용에 새로운 아이디어를 제공했고 질화물의 혁신적 제조 기술로 유망하며 선진 반도체 개발 기술적 병목현상을 해결하는 등 신형 디스플레이, 유연전자(Flexible electronics) 등 분야에 중요한 응용전망이 있다. 해당 기술은 헤테로에피택시를 통해 질화물의 단결정 기판에 대한 의존도를 낮췄는데 이는 반도체 에피택시 기판 선택범위 확대, 반도체 헤테로에피택시 개념 풍부화, “모어 댄 무어(More than Moore)” 시대 지향적 온칩(on chip) 물질 조립 및 이종 집적화(heterogeneous integration) 달성에 중요한 의미가 있다.

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