경상대 김기환 교수팀, ‘고효율 양자점 페로브스카이트 LEDs 연속’ 개발
경상대 김기환 교수팀, ‘고효율 양자점 페로브스카이트 LEDs 연속’ 개발
양자점 페로브스카이트 새로운 소자 구조 개발 통해 효율 향상
교육부ㆍ한국연구재단 이공학 대학중점연구소 지원 수행
양자점 페로브스카이트 표면 처리 기술 통한 고효율, 고안정성 확보
  • 이민순
  • 승인 2020.07.30 13:19
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김기환 교수
김기환 교수

국내 연구진이 차세대 디스플레이 소재로 각광받고 있는 ‘양자점 페로브스카이트 LEDs’ 개발에 성공했다. 차세대 LEDs 개발에 새로운 길이 열린 것이다.

국립경상대학교(총장 권순기) 공과대학 나노ㆍ신소재공학부(고분자공학 전공) 김기환 교수 연구팀은 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학과 김진영 교수 연구팀과 공동으로 고효율 양자점 페로브스카이트 LEDs 개발에 새로운 방법을 제시했다.

이번 연구는 교육부와 한국연구재단의 ‘2020년 이공학 대학중점연구소’ 지원사업인 그린에너지융합연구소(소장 남상용, 나노ㆍ신소재공학부 교수)의 지원으로 수행됐다.

연구 성과는 나노 재료과학 분야 국제학술지 ≪ACS 어플라이드 매터리얼즈 엔 인터페이스≫(ACS Applied Materials and Interfaces, IF 8.758) 6월 22일과 7월 7일자에 각각 온라인 게재됐다.

페로브스카이트(perovskite)는 전기전도성이 뛰어난 결정구조로 메틸암모늄, 포름아미디늄과 무기물, 유기물 등을 섞어 만든 물질이다. 이는 일반 태양전지와 마찬가지로 빛을 받으면 전자를 만들어내며 전기를 생산할 수 있다.

양자점은 빛 흡수 능력이 뛰어나고 넓은 영역의 빛을 흡수하는 차세대 광전자 소자의 핵심 소재다. 양자점 페로브스카이트는 빛을 전기에너지로 바꾸거나 전기를 빛으로 바꾸는 특성을 동시에 갖기 때문에 다기능성 광전자 소재로 각광받고 있다.

연구팀은 6월에 양자점 페로브스카이트에 표면 처리 기술을 접목해 고효율 적색 LEDs 개발에 성공한 데 이어서 최근에는 고분자 소재를 통한 새로운 소자 기술 개발을 통하여 청색 LEDs 개발에 성공했다.

이번 연구는 양자점 페로브스카이트 적색과 청색 LEDs 기술의 연속적인 개발로, 차세대 디스플레이로 각광받고 있는 양자점 페로브스카이트의 상업화에 필요한 고효율과 고안정성에 대한 연속적인 개발이다.

양자점 페로브스카이트는 수 나노 크기의 나노 입자로서 전기적ㆍ광학적 특성이 매우 우수해 미래형 소재로 최근 많은 연구가 진행되고 있으나, 현재 소재의 안정성과 낮은 효율로 상업화에 걸림돌이 되고 있다.

연구팀은 간단한 후처리 공정으로 양자점 페로브스카이트 표면의 결함을 제거하고 높은 성능의 적색 LEDs와 박막 형태의 고분자 물질을 삽입해 높은 안정성의 청색 LEDs를 개발했다.

김기환 교수는 “이번 연구를 통해 차세대 디스플레이 소재로 각광받고 있는 양자점 페로브스카이트 LEDs 상업화에 한걸음 내디뎠다”라며 “양자점 페로브스카이트 적용 분야를 크게 넓혀 줄 것으로 기대한다”라고 밝혔다.