KIST 연구진, 양자점 LED 효율 3배 향상 기술 개발

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 차세대 발광디스플레이 소자로 주목받는 양자점(Quantum Dot) 발광다이오드(LED)의 발광 효율을 3배 이상 높이는 기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST) 광전소재연구단 황도경 박사와 미래융합기술연구본부 최원국 박사팀은 25일 고분자물질과 산화아연(ZnO)을 이용해 양자점 LED를 전극의 양음극이 치환된 구조로 제작, 발광 효율을 3배 이상 개선하는 데 성공했다고 밝혔다.
이 연구결과는 국제학술지 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports, 3월 10일자) 온라인판에 게재됐다.
양자점은 화학적 합성 공정으로 제작하는 수 나노미터(㎚=10억분의 1m) 크기의 반도체 결정으로 크기를 조절해 빛의 삼원색(빨강, 녹색, 파랑)을 구현할 수 있고 기존 유기 디스플레이보다 색순도가 높아 색 구현력 및 재현성이 우수하다. 최근에는 소비전력이 적고 가벼우며 화질이 뛰어난 차세대 디스플레이나 면발광 조명 소재로 양자점 LED가 연구되고 있다.
연구진은 고분자 물질(PEIE)과 산화아연 나노입자 이중층을 이용해 소자의 안정성과 발광 효율을 극대화한 '극치환 구조의 양자점 LED'를 개발했다.
기존 양자점 LED에서 양극(Anode)으로 사용되는 산화주석인듐(ITO)에 PEIE를 코팅해 양극(Cathode)이 되게 하고 PEIE와 효과적인 전자수송층 역할을 하는 산화아연 나노입자를 이중층으로 만들어 극치환 구조의 양자점 LED를 만든 것이다.
극치환 구조의 양자점 LED는 소자의 구동이 안정적이고 발광 효율이 3배 이상 우수한 것으로 나타났다.
연구진은 극치환 구조로 소자의 안정성이 향상되고 산화아연/고분자물질(ZnO/PEIE) 이중층이 양자점 내 정공과 전자의 재결합 효과를 높여 LED 소자의 발광 휘도가 3배 이상 향상된 것으로 분석했다.
연구진은 또 PEIE와 ZnO은 값싸고 친환경적인 물질로 대량 생산에 적합하고 극치환 구조의 소자는 구동이 안정적이어서 디스플레이 수명연장에 효과적이라며 태양전지나 광센서 소자에도 적용 가능할 것이라고 밝혔다.
황도경 박사는 "양자점 LED 디스플레이는 현재 시연제품이 등장한 단계로 기존 디스플레이보다 색순도와 화질이 우수하다"며 "앞으로 5~10년 내에 유기발광다이오드(OLED) 등을 대체하는 산업화가 가능할 것"이라고 말했다.

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