[A+레포트] Chemical Vapor Deposition을 이용한 GaN LED 반응기 설계 - 열전달 및 물질전달

소개

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목차

1. 서론 1

2. GaN 공정 Mechanism 및 반응조건 3

3. GaN 반응기 구조 설명 5
3-1. Horizontal Reactor 5
3-2. Vertical Reactor 6
3-3. Simplified GaN CVD Reactor 7

4. 반응증착속도식 전개 8

5. 반응증착속도 해석 12
5-1. 공정조건 12
5-2. 주어진 공정조건에 의한 반응증착속도 해석 12

6. 결론 13
6-1. 반응증착속도를 높이는 방안 13
6-2. 균일도를 높이는 방안 14

7. Reference 15

본문내용

1879년 미국의 발명가 에디슨이 백열전구를 발명한 이래로, 약 130년간 효율성이 높은 인공광원에 대한 연구는 계속되어왔다. 그 결과, 백열전구보다 효율성이 높은 형광등이 개발되었고, 거듭된 연구 끝에 백열전구보다 등 수명이 최대 1000배나 높은 LED 개발에 성공하였다.
LED는 Light-Emitting Diode의 약자로, 전류를 흘려줄 때 적외선 또는 가시광선의 파장에 해당하는 빛을 발광시키는 반도체 소자이다. 기존 인공광원인 백열전구 및 콤팩트 형광등(CFL)은 전기 에너지를 빛 에너지로 100% 전환시키지 못하지만, LED의 경우에는 95%의 전환율을 자랑한다. LED는 백열전구와 CFL에 비해 개당 가격이 수 배 비싸지만, 등 수명은 LED가 수 십 ~ 수 백배로 높으므로, 총괄적으로 수명을 감안한 비용을 계산하였을 때 LED가 기존 인공광원에 비해 효율적임을 알 수 있다.

Table 1. 인공광원 별 효율성 비교

LED는 전류를 흘려주면 일련의 방출과정을 거쳐 빛을 발광시킨다. 먼저, LED 칩에 전류가 흐르면 반도체 내부의 전자 이동현상에 의해 에너지 갭(3.4eV)만큼 에너지가 발생된다. LED에서는 이러한 에너지를 빛 또는 열 에너지 형태로 방출하는데, 이 때 빛에 대한 효율이 95%이다. 발생된 빛 에너지는 LED 칩을 감싸고 있는 Reflector cup을 통해 증폭된 후, Lens를 통해 외부로 방출된다.

Figure 1. LED의 구조

최근 수요가 증가하고 있는 LED 소재로는 GaN (Gallium Nitride)가 있다. GaN LED는 청색 빛을 방출하는 LED로, 백색 LED를 제작하는데 필요한 필수적인 요소이다. 백색 LED는 TV 및 휴대폰에 사용되는 LCD용 백라이트, 자동차 헤드램프, 일반 백색조명, 휴대폰 카메라용 플래시 등에 많이 사용되고 있다. 백색 LED를 구현하기 위해 처음으로 시도된 방법은, 적·녹·청색(RGB)을 발광하는 세 가지의 LED 칩을 복합적으로 조합하여 사용하는 것이었다. 하지만 이러한 방식은 각각의 칩마다 동작 전압이 다르기 때문에 그에 따른 전압의 불균일성과 주변 온도에 따라 칩의 출력이 변하여 얻고자 하는 색이 나오지 않는다는 문제점을 가지고 있다.

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