GIST, 상온에서 발광효율 높은 페로브스카이트 양자점 박막 개발

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국내 연구팀이 상온에서도 발광효율이 높은 페로브스카이트 양자점 박막(퀀텀닷)을 개발했다. 고효율 차세대 디스플레이 소재 발전에 기여할 전망이다.

광주과학기술원(GIST·총장 문승현)은 고등광기술연구소(APRI·소장 석희용) 이창열 박사팀이 상온에서 기존 다결정 페로브스카이트 박막의 낮은 발광효율을 개선할 수 있는 페로브스카이트 양자점 박막을 개발했다고 25일 밝혔다.

페로브스카이트는 우수한 전기·광학적 특성을 보여 차세대 반도체 소재로 주목받고 있다. 하지만 상온에서 전하가 쉽게 분리돼 소멸되면서 발광 세기나 효율이 낮아 TV와 모니터, 네비게이션 등의 디스플레이 소재 적용에 걸림돌이 되고 있다.

양자점은 나노미터(1㎚=10억분의 1m) 크기의 반도체 입자를 말한다. 광 안정성이 우수하고 색 순도와 광 효율이 높아 차세대 발광소자의 핵심 기술로 꼽힌다.

페로브스카이트 양자점과 및 다차원 소재의 발광 원리 개념도.
<페로브스카이트 양자점과 및 다차원 소재의 발광 원리 개념도.>

이 박사팀은 전자와 정공이 모두 나노미터 크기의 공간에 갇혀 서로 결합할 확률이 커지면서 상온에서도 높은 발광 효율을 갖는 페로브스카이트 양자점 박막을 개발했다. 이를 기존 다결정 페로브스카이트 박막과 비교 분석한 결과 전자와 정공의 결합에너지가 높아 높은 발광효율을 보이는 것으로 나타났다. 또 페로브스카이트 양자점 박막은 전자 및 정공이 열에너지를 흡수해 양자점을 탈출하기 때문에 고온에서는 발광 효율이 감소한다는 사실도 확인했다.

이창열 박사는 “페로브스카이트 양자점의 전자와 정공의 결합에너지를 정량적으로 산출하고 상온 발광 원리를 규명했다”면서 “높은 발광효율과 색순도를 모두 갖는 페로브스카이트 양자점이 우수한 차세대 디스플레이 소재로 활용하는 데 기여할 것”이라고 말했다.

이창열 GIST 고등광기술연구소 박사.
<이창열 GIST 고등광기술연구소 박사.>

광주=김한식기자 hskim@etnews.com