이중 리간드 양자점을 포토리소그래피 공정에 적용하여 대면적 초고해상도 패턴을 구현함 (그림 2a,b). 이중 리간드 양자점의 분산 리간드를 자유롭게 제어하여 용매의 특성에 제한 없이 사용 가능하며 거의 모든 용액 공정에 활용 가능함 (그림 2c). 이중 양자점 리간드를 사용하여 양자점 전계발광소자를 구현함(그림 2e,d).[ETRI 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 차세대 디스플레이의 핵심 소재인 양자점을 상용화된 반도체 제조공정에 활용, 초고해상도로 패턴화하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발되었다.

한국연구재단은 성균관대학교 배완기 교수, 서강대학교 강문성 교수, 한국전자통신연구원(ETRI) 강찬모 박사 공동 연구팀이 미래형 디스플레이 구현을 위한 핵심기술로 여겨지는 초고해상도 양자점 패턴화 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

양자점은 빼어난 색 재현율과 높은 광효율을 가지고 있으며 용액 공정이 가능하다는 특성으로 가상현실 또는 증강현실 디스플레이와 같은 초고해상도 차세대 디스플레이 구현을 위한 핵심 발광 소재로써 주목받고 있다.

특히 최근 양자점 디스플레이를 만들기 위해 적･녹･청색의 양자점들을 일정한 순서로 배열하는 패턴화 공정 연구가 활발해지고 있다.

하지만 양자점의 고유한 전기적･광학적 특성을 유지하면서 패턴화하는 기술은 여전히 차세대 양자점 디스플레이 구현에 가장 어려운 과제로 남아있다.

연구팀은 기존과 달리 별도의 감광제 및 가교제 등의 첨가물 없이 양자점만으로 패턴화가 가능한 이중 리간드 양자점 소재 기술을 제시했다.

광가교 리간드가 도입된 양자점 박막에 자외선을 조사하면 이웃한 양자점의 리간드 간 가교가 일어나며, 양자점 박막은 회로 패턴 형성 공정에 사용되는 용매에 대하여 구조적 저항성을 가지게 된다.

자외선이 조사되지 않아 구조적 저항성이 없는 부분의 양자점을 분산 용매로 제거하면 간단한 공정을 통해 패턴화된 양자점 박막을 얻을 수 있다.

이 같은 패턴화 공정은 별도의 첨가물이 없기에 양자점 박막의 광학적 특성은 물론 전기적 특성까지 전혀 저해하지 않아 기존 포토리소그래피 및 잉크젯 프린팅 등 모든 용액 공정에 적용 가능함을 규명했다.

뿐만 아니라 3,000ppi 이상의 고해상도 패턴화 기술을 요구하는 가상/증강현실 디스플레이 등 실질적인 차세대 디스플레이에 적용 가능한 기반을 마련했다는 평가다.

배완기 교수는 “연구팀이 제시한 초고해상도 비파괴 패턴화 기술은 광정보를 표현하는 디스플레이나 양자 광원, 그리고 광신호를 전기신호로 바꾸어주는 광검출기 등 양자점을 이용한 모든 응용 분야에서의 활용 가능성을 증명한 것”이라고 말했다.

한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구성과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 8월 11일 온라인 게재됐다.