GIST, 고효율·고전도성 페로브스카이트 양자점 박막 제조기술 개발

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국내 연구진이 높은 발광효율과 전도성을 갖는 페로브스카이트 양자점(퀀텀닷) 박막 제조법 및 전기발광소자를 개발했다. 차세대 디스플레이 산업 발전에 기여할 전망이다.

광주과학기술원(GIST·총장 문승현)은 이창열 고등광기술연구소(소장 석희용) 박사와 이재석 신소재공학부 교수팀이 공동으로 페로브스카이트 양자점 내부 및 표면의 결함을 최소화할 수 있는 박막 제조기술과 고효율·고전도의 페로브스카이트 양자점 전기발광소자를 개발했다고 7일 밝혔다.

양자점은 화학적 합성공정으로 만든 나노미터(㎚=10억분의 1m) 크기의 반도체 결정체로, 빛의 파장을 조절할 수 있으며 우수한 색순도와 높은 발광 효율로 차세대 디스플레이 및 조명 소재로 주목받고 있다. 하지만 양자점 내부와 표면 결함으로 광효율 및 안정성이 떨어지는 문제점을 갖고 있다.

(a) 리간드확산개질법으로 표면개질된 페로브스카이트 양자점 박막의 광발광효율 (b) 지연발광 특성 분석을 통한 표면 결함 특성 분석.
<(a) 리간드확산개질법으로 표면개질된 페로브스카이트 양자점 박막의 광발광효율 (b) 지연발광 특성 분석을 통한 표면 결함 특성 분석.>

연구팀은 페로브스카이트 양자점 합성시 사용하는 용매의 전기감수율과 극성밀도를 제어해 양자점 내부와 표면의 결함을 최소화했다. 또 양자점 표면에 결합한 유기물인 리간드(계면활성제)가 용액과 양자점 표면 사이에서 결합과 해리(분해)를 반복하는 '리간드확산개질법'으로 페로브스카이트 표면개질에 성공했다.

연구팀은 이러한 기술을 활용해 기존 보다 80% 이상의 높은 광발광효율을 갖는 페로브스카이트 양자점 박막을 제작했으며 2.5배 이상 효율이 향상된 페로브스카이트 전기발광소자(LEDs)도 개발했다.

이창열 박사는 “페로브스카이트 양자점의 내부 및 표면 결함을 제거함으로써 상용화에 기여할 수 있는 토대를 마련했다”면서 “향후 태양전지와 TV, 디스플레이 등 다양한 분야에서 응용될 수 있도록 추가 연구개발을 추진할하겠다”고 말했다.

이재석 GIST 신소재공학부 교수.
<이재석 GIST 신소재공학부 교수.>
이창열 GIST 고등광기술연구소 박사.
<이창열 GIST 고등광기술연구소 박사.>

광주=김한식기자 hskim@etnews.com