[대전=뉴시스] 김양수 기자 = KAIST는 전기및전자공학부 이정용 교수 연구팀이 페로브스카이트 퀀텀닷(양자점) 층에 직접적인 자외선, 전자빔 처리나 용액 가둠막 없이 고효율 RGB(빛의 삼원 색) 패턴 발광 다이오드를 제작할 수 있는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

높은 외부 양자 효율과 색 순도를 가져 차세대 디스플레이 발광물질로 주목받고 있는 페로브스카이트 퀀텀닷은 긴 탄소 사슬을 갖는 절연유기 분자가 퀀텀닷 주변을 싸고 있어 전자소자로 적용시 낮은 성능과 패터닝 공정에 사용되는 자외선 및 전자빔 처리에 취약해 디스플레이를 만들기 위한 픽셀 패터닝 공정이 매우 어렵다.

이 교수팀이 개발한 공정은 페로브스카이트 퀀텀닷 주변의 절연성 유기 리간드(결합 분자)를 전하 수송이 유리한 유기 리간드(결합 분자)로 교환해 발광 다이오드 성능을 높이고 퀀텀닷 내부 할라이드 조성비율을 조절하는 할라이드 음이온 교환을 통해 퀀텀닷 박막의 발광 색상을 자유롭게 바꿀 수 있는 장점이 있다.

연구팀은 또 페로브스카이트 퀀텀닷 박막의 국부적 부분만 색을 변환시키는 패터닝 공정으로 퀀텀닷 박막에 직접적인 자외선 및 전자빔 처리 없이 RGB 색상이 패터닝된 발광 다이오드를 고속으로 제작하는 데 성공했다.

이번 박막 패터닝 공정을 이용하면 서로 다른 밴드갭을 갖는 페로브스카이트 퀀텀닷이 가림막(뱅크 구조물) 없이 평행하게 패터닝된 단일 박막 제작이 가능하기 때문에 발광 다이오드뿐만 아니라 광검출기, 태양전지, 광 컴퓨팅 소자 등 다양한 광전소자에 널리 활용될 수 있다.

KAIST 전기및전자공학부 김준호 박사과정과 서기원 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)' 온라인판에 지난 2일자로 게재됐다.(논문명: All-in-one Process for Color Tuning and Patterning of Perovskite Quantum dot Light-Emitting Diodes).

이정용 교수는 "이번에 개발한 페로브스카이트 퀀텀닷 박막 패터닝 공정으로 용액공정 기반 페로브스카이트 퀀텀닷 패터닝 공정이 당면하고 있는 여러 문제점을 해소했다"며 "차세대 페로브스카이트 퀀텀닷 디스플레이 구현에 적용 가능할 것으로 기대한다"고 말했다.


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