임재훈 성균관대학교 교수.[성균관대학교 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 차세대 디스플레이 기술인 양자점 전계발광소자(QD-LED)의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국연구재단은 성균관대학교 임재훈 교수 연구팀이 양자점 전계발광소자의 밝기와 안정성을 한층 더 끌어올릴 수 있는 전무기 소자의 핵심 요소인 무기 홀전달층의 원천 소재를 개발했다고 밝혔다.

양자점 기반 전계발광소자는 높은 색순도로 인해 차세대 디스플레이를 구현할 수 있는 핵심 기술로 주목받고 있다.

하지만 양자점 전계발광소자를 차세대 초실감 디스플레이, 옥외 디스플레이, 산업용 광원 등으로 확대하려면 단위 면적당 광량을 범용 디스플레이 대비 10배 이상 높여야 한다. 현재 널리 사용되는 유기 홀전달층의 경우 낮은 전도도와 열적 불안정성으로 기술을 구현하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 결함이 제어된 산화니켈-산화마그네슘 합금 나노입자를 발광소자의 홀전달층으로 도입, 전무기 전계발광소자의 외부양자효율을 16.4%까지 높이는 데 성공했다.

산화니켈-산화마그네슘 합금 나노입자의 경우 합성 과정에서 내·외부의 니켈 공공이 과도하게 발생해 광효율을 저해시키는 문제가 있었다.

산화니켈-산화마그네슘 합금 나노입자를 이용한 전무기 양자점 발광소자.[성균관대학교 제공]

연구팀은 표면에 존재하는 니켈 공공을 제거하기 위해 홀전달층의 홀 전도도를 낮추고 양자점 내부로부터의 홀 추출 과정을 억제함으로써 소자 효율을 향상시키는 수산화마그네슘을 나노입자 표면에 처리, 전무기 전계발광소자의 외부양자효율을 기존 기술과 비등한 수준으로 끌어올렸다.

임재훈 교수는 “이번 연구는 대한민국 12대 국가전략기술 중 하나인 차세대 초실감 디스플레이에 양자점 기술이 사용될 수 있음을 보인 사례”라며 “전무기 소자의 효율과 안정성을 더욱 높일 수 있도록 산화물 나노입자 합성법을 고도화하고 초고해상도 화소를 제조하는 추가 연구가 필요하다”고 덧붙였다.

과학기술정통부와 한국연구재단이 추진하는 나노·소재기술개발사업, 중견연구, 미래소재디스커버리사업의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 소재 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’에 9월 23일 게재됐다.