추가 표면처리 없이 발광효율 약 4배 높여
국민대학교 연구진이 별도의 추가 표면처리 없이도 높은 효율을 내는 페로브스카이트 발광다이오드(LED)를 개발했다.
국민대 화학과 김영훈 교수 연구팀은 성균관대 이보람 교수, 한양대 이태경 교수 연구팀과 공동으로 페로브스카이트 나노결정의 표면을 합성 단계에서부터 조절해 발광 성능을 높이는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.
페로브스카이트 나노결정은 밝고 선명한 빛을 낼 수 있어 차세대 디스플레이 소재로 주목받고 있다. 하지만 기존 방식으로 만든 나노결정 표면에는 전하의 이동을 방해하는 물질이 많이 남아 있어, 소자를 만들기 전에 이를 바꾸는 추가 처리 과정이 필요했다.
연구팀은 나노결정을 만드는 단계에서부터 표면에 붙는 물질의 양과 결합 상태를 조절했다. 이를 통해 추가 처리 없이도 전하가 나노결정 사이를 잘 이동하도록 하고, 빛을 내는 성능도 유지하도록 했다.
그 결과 새 방식으로 만든 발광다이오드의 최대 외부양자효율은 11.4%로, 기존 방식의 2.7%보다 약 4배 높았다.
밝기도 크게 향상됐다. 최대 휘도는 59cd/㎡에서 314cd/㎡로 5배 이상 높아졌고, 빛의 색도 더 선명하게 나타났다고 연구팀은 설명했다.
이번 기술은 고효율 페로브스카이트 발광소자를 만들 때 필요했던 추가 표면처리 단계를 줄이면서도 성능을 높였다는 데 의미가 있다. 연구팀은 디스플레이를 비롯한 다양한 광전자 소자의 제작 공정을 단순화하는 데 활용할 수 있을 것으로 보고 있다.
이번 연구에는 국민대 화학과 이유빈 석사수료생이 김지건 연구원, 성균관대 석경은 연구원과 함께 공동 제1저자로 참여했다.
연구 결과는 국제학술지 ‘Advanced Functional Materials’에 게재될 예정이다.
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