이창열(오른쪽) 박사와 이한림 박사.[GIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 기존 유기발광다이오드(OLED)를 대체할 수 있는 고효율 디스플레이 소재가 개발됐다.

광주과학기술원(GIST) 고등광기술연구소 이창열 박사 연구팀은 대기 및 화학적 안정성이 크게 향상된 페로브스카이트 양자점 소재 개발에 성공했다고 10일 밝혔다. 연구팀은 잉크젯 프린팅 공정을 통해 1 마이크로미터(um)의 해상도를 가진 백색 전기발광소자를 구현했다.

페로브스카이트 양자점 소재는 높은 발광효율과 고색순도를 가져 유기발광다이오드(OLED)를 대체할 수 있는 차세대 디스플레이 소재로 최근 각광받고 있다.

하지만 페로브스카이트 양자점 소재는 이온결합 특성으로 인해 수분, 산소, 극성 용매 하에서 매우 쉽게 분해되어 발광효율 및 색순도를 장기간 유지하기 어렵다는 점과 고해상도 디스플레이 구현을 위한 포토리소그래피 반도체 공정의 적용이 어렵다는 단점을 가지고 있다.

연구팀은 침전법을 통해 합성된 페로브스카이트 양자점 용액에 광개시제와 광가교 리간드를 첨가해줌으로써 페로브스카이트 양자점 용액 및 박막의 안정성을 향상시켰다.

페로브스카이트 양자점 용액에서의 리간드의 유동학적 요소들의 조절을 통해 잉크젯 프린팅이 가능한 녹색 및 적색 페로브스카이트 양자점 잉크를 개발하고 이를 이용해 1 마이크로미터(um)의 해상도를 가진 백색 전기발광소자를 구현했다.

(위쪽) 섀도우 및 포토 마스크를 이용한 광가교 반응을 통해 구현된 페로스카이트 양자점 박막의 패턴 형광 이미지. (아래쪽) 잉크젯 프린팅 및 스핀 코팅을 통해 구현된 페로브스카이트 양자점 전기발광소자의 휘도 및 EL 이미지.[GIST 제공]

이창열 박사는 “이번 연구성과는 페로브스카이트 양자점 소재의 차세대 디스플레이 상용화를 위한 중요한 전진을 이루었다”고 말했다.

한국연구재단의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 재료분야 국제학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 5월 3일 온라인판에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com