한국연구재단(이사장 노정혜)은 이보람 부경대 물리학과 교수팀이 참여한 국제 공동연구팀이 색 안정성과 효율을 높인 페로브스카이트 발광 소자를 개발했다고 10일 밝혔다.
페로브스카이트는 발광 효율이 높아 차세대 디스플레이 소재로 연구되는 산화물이다. 특히 순도가 높은데다 색 조절이 가능하면서도 경제적인 금속 할라이드 페로브스카이트 발광체가 주목을 받고 있다. 적색과 청색을 얻기 위해서는 둘 이상 할라이드를 혼합하는데 외부 자극에 의해 쉽게 분리돼 발광색이 바뀌는 문제가 있다.
할라이드 이온들은 금속 할라이드 페로브스카이트 결정 결함을 통해 이동하는 것으로 알려져 있다. 페로브스카이트 결정 표면 결함에 화학적·물리적인 처리를 가해 할라이드 분리를 막는 연구가 시도됐지만 완벽한 해결책을 찾지 못했다.
연구팀은 결정 표면 납 결함과 킬레이트 결합(중심에 금속을 두고 둘러싸는 구조)을 하는 리간드를 처리하는 방법을 통해 결함을 제거했다.
결함을 제거한 페로브스카이트 나노 결정을 발광소자에 적용한 결과, 외부 양자 효율이 기존 4.1% 대비 5배 높아진 20.3%로 나타났다. 소자 구동시 일정한 발광 스펙트럼으로 높은 색 안정성을 보였다. 태양전지나 트랜지스터 등에 쓰일 수 있는 금속 할라이드 페로브스카이트 소자 효율과 안정성 향상에 기여할 것으로 기대된다.
이번 연구는 이보람 교수팀 외에 영국 옥스퍼드대·케임브리지대, 미국 오레곤대, 이탈리아 페루자대, 인도과학원 등 5개 기관이 참여했으며, 국제 학술지 '네이처'에 지난 4일 자로 게재됐다.
충청=강우성기자 kws9240@etnews.com