금속 나노 구조를 이용해 퀀텀닷 발광다이오드(LED)의 생산 비용을 낮출 수 있는 기술이 개발됐다. 이 기술을 활용하면 기존보다 적은 퀀텀닷으로 높은 효율을 낼 수 있어 차세대 디스플레이의 단가를 낮출 수 있을 것으로 전망된다.
KAIST(총장 신성철)는 조용훈 물리학과 교수팀이 금속 나노 배열 구조를 적용해 퀀텀닷의 발광 효율, 휘도를 높이는 퀀텀닷 LED 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.
퀀텀닷 디스플레이는 퀀텀닷의 안정성, 색 재현성을 바탕으로 차세대 디스플레이 기술로 각광받고 있는 분야다. 청색 LED를 광원으로 사용하고, 퀀텀닷을 여기(광자 에너지를 높은 에너지 상태로 방출하는 것)해서 녹색과 적색을 변환·표시하는 방식이다.
값비싼 퀀텀닷을 많이 써야 하는 것이 단점이다. 액체 상태인 콜로이드 퀀텀닷을 공기 중에 말려 고체로 활용하는데 이 과정에서 발광 효율이 급격히 떨어지기 때문이다. 휘도를 높이기 위해서는 그만큼 많은 퀀텀닷이 필요하다.
연구팀은 나노미터(㎚) 크기의 미세 금속 구조가 빛을 받을 때 생기는 '국소 표면 플라즈몬 현상'을 이용, 문제를 해결했다. 금속 나노 구조 주변에 강한 전기장을 형성시켜서 주변의 퀀텀닷이 더 큰 에너지를 받을 수 있게 하는 원리다. 녹색 퀀텀닷 주변에는 알루미늄 금속 나노 구조, 적색 퀀텀닷 주변에는 은 금속 나노 구조를 배치해서 각각의 효율을 높였다.
이미 소재 구조의 이론 모델링에 성공, 목적에 따른 새로운 나노 구조 디자인도 가능하다.
연구팀은 이 결과 디스플레이 제작에 필요한 퀀텀닷의 양을 줄이는 방식으로 소재 단가를 대폭 낮출 수 있다고 설명했다. 대략 기존보다 절반 이하의 퀀텀닷으로도 시청 가능한 수준의 디스플레이를 구현할 수 있을 것으로 보고 있다.
조 교수는 “퀀텀닷 디스플레이에 금속 나노 구조를 적용해 효율을 높이는 기술을 개발했다”면서 “필요 퀀텀닷의 양을 줄이고 효율 높은 색 변환으로 제품 단가를 줄일 수 있을 것”이라고 설명했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
