국내 연구진이 다양한 색을 방출하는 차세대 발광소자의 원천기술을 개발했다.

서울대 이성훈 화학부 · 차국헌 화학생물공학부 · 이창희 전기컴퓨터공학부 교수팀은 5일 반도체 나노입자를 수 나노미터(㎚) 수준으로 한 층씩 정밀히 적층할 수 있는 기술을 개발하고 이를 기반으로 다양한 색채를 띠는 발광소자를 구현했다고 밝혔다. 이 연구 성과는 미국 나노과학 학술지 나노 레터스(Nano Letters) 및 미 재료학회지 MRS 회보에 실렸다.

어떤 물질의 크기가 수㎚ 수준으로 줄어들면 독특한 전기 · 광학적 특성이 나타난다. 반도체의 나노 입자는 특히 이런 성질이 두드러지는 '양자국한 현상'을 보이기 때문에 '양자점'이라고 부른다. 양자점은 기존 발광체보다 높은 색순도와 광 안정성을 보이기 때문에 고효율 광전기소자로 각광받고 있다.

연구진은 양자점의 다층 박막을 대면적에 걸쳐 높은 균일도로 만들어 마치 잉크젯 프린팅과 같은 패턴화를 이뤄 양자점 기반 디스플레이 구현에서 걸림돌로 지적되던 문제를 해결했다고 설명했다.

연구진은 이 박막을 기반으로 500㎚ 수준의 박막 발광소자를 대면적에 걸쳐 구현했으며 녹색 주황색 적색이 동시에 나타나는 패턴화된 양자점 발광소자(Quantum Dot LED)를 만들었다. 연구진은 "이번에 개발된 양자점 다층박막은 박막 내부의 부도체를 최대한 없애 전기전도 특성을 크게 향상했으며 박막 내부 구조를 쉽게 조절할 수 있게 한 것이 특징"이라고 지적했다. 또 "이는 액정표시장치(LCD) 및 유기발광소자(OLED)를 대체할 차세대 디스플레이 기술의 핵심이 될 수 있다"고 덧붙였다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com