[이창희 교수]

국내 연구진이 ‘양자점(quantum dot)’ 발광소자의 효율에 영향을 주는 핵심 요인을 찾았다.

양자점은 지름이 1~20나노미터(nm)의 둥근 반도체 입자다. 양자점은 화학적 조성을 변화시키지 않고 크기를 조절하는 것만으로 빛의 파장을 조절할 수 있을 뿐 아니라 색 순도가 우수해 ‘궁극의 디스플레이’로 불리며 차세대 디스플레이와 조명 소재로 주목받고 있다. 하지만 높은 전압을 걸어주면 안정성이 떨어진다는 한계가 있어 상업화에 어려움을 겪고 있다.

배완기 한국과학기술연구원(KIST) 박사, 이도창 KAIST 교수, 이창희 서울대 교수 등 공동연구팀은 양자점 발광소자의 안정성을 떨어뜨리는 원인을 찾기 위해 실험을 진행했다. 양자점을 둘러싼 껍질층(shell)의 크기를 조절해 다양한 두께를 가진 양자점을 만들고 전하량에 따라 양자점에서 일어나는 현상을 분석했다. 그 결과 양자점 사이에 생기는 에너지 전달 현상 때문에 양자점 발광소자의 효율이 떨어진다는 사실을 새롭게 알아냈다.

 

연구팀이 개발한 적색 양자점 발광소자를 현미경으로 본 모습(왼쪽). 
발광 소자는 세계 최고 밝기를 나타냈다(오른쪽). - KIST 제공

연구팀은 양자점 사이에 나타나는 에너지 전달 현상을 최소화하는 구조를 찾아 실제로 적색 양자점 발광소자를 제작했다. 이 적색 소자는 세계 최고 밝기인 10만 니트(nit·밫의 휘도를 나타내는 단위)를 나타냈다.

배완기 박사는 “양자점 기반의 차세대 고색순도 디스플레이 및 고휘도 조명의 상용화를 앞당길 수 있을 것”이라고 밝혔다.

연구 결과는 ‘어드밴스드 머티리얼스’ 17일자에 실렸다.