[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 한양대학교는 신소재공학부 연구진이 페로브스카이트 나노결정 기반 발광다이오드(LED)의 발광 효율과 색순도를 세계 최고 수준으로 구현하는 데 성공했다고 23일 밝혔다.

페로브스카이트 나노결정은 뛰어난 색 표현력과 높은 발광 효율을 동시에 구현할 수 있어 기존 유기발광다이오드(OLED)를 이을 차세대 소재로 주목받았다. 다만 실제 소자 적용 시 나노결정 표면의 리간드 분자가 전하 이동을 방해해, 에너지 손실을 야기하는 한계가 있었다.

한태희 교수 연구팀은 이를 해결하기 위해 나노결정 표면의 분자 구조를 정밀하게 제어하는 신규 리간드 교환 기술을 개발했다. 이를 통해 나노결정 간 전기적 연결을 강화하고 전하 이동을 정밀하게 조정했다. 특히 전자와 정공이 만나 빛을 내는 위치를 소자 중심으로 이동시켜 에너지 손실을 줄이고 발광 효율을 극대화했다.

연구진은 외부양자효율(EQE) 31.7%의 초고성능 페로브스카이트 LED를 구현했다. 이는 현재까지 보고된 페로브스카이트 나노결정 LED 중 세계 최고 수준의 성능으로, 기존 기술의 핵심 과제였던 전하 불균형 문제를 효과적으로 해결한 성과다.

높은 색 구현력과 공정 확장성을 동시에 확보한 해당 기술은 향후 가상·증강현실(AR/VR) 디스플레이나 웨어러블 기기, 폴더블 디스플레이 등 디스플레이 산업 전반의 핵심으로 활용될 전망이다.

한 교수는 "이번 연구는 LED 소자의 핵심 성능을 좌우하는 전하 균형을 외부 구조가 아닌, 나노결정 표면의 전자적 특성을 정밀하게 설계해 직접 제어한 사례"라며 "향후 다양한 광전자 소자와 차세대 디스플레이로 확장 가능한 기술이 될 것으로 기대한다"고 밝혔다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 우수신진연구 사업 지원을 받아 수행됐으며, 한양대 박종호·하지수·김대환 연구원이 공동 제1저자로 이름을 올린 연구 성과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 지난 19일 게재됐다.


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