국내 연구진이 3차원 무기 페로브스카이트에 망간을 첨가해 불순물을 제거할 수 있는 양자점(퀀텀닷) 합성기술을 개발했다. 발광효율이 우수한 차세대 디스플레이 산업 발전에 기여할 전망이다.
전남대는 임원빈 신소재공학부 교수팀이 망간 도핑으로 3차원 무기 페로브스카이트 불순물을 제거하고 망간 함량을 증가함에 따라 100% 0차원 무기 페로브스카이트 양자점을 합성할 수 있는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.
0차원 무기 페로브스카이트 양자점은 유기물 박막에 음극과 양극을 통해 주입한 전자와 정공이 형성하는 여기자(엑시톤)의 우수한 광 특성과 강한 광발광, 높은 여기자 결합 에너지로 발광다이오드(LED)·방사선 검출기 등 광전자 재료로 활용되고 있다. 하지만 합성 시 3차원 무기 페로브스카이트 양자점 불순물로 지금까지 순수한 0차원 무기 페로브스카이트 양자점에 대한 광학 특성 연구 및 응용이 제한적으로 이뤄졌다.
임 교수팀은 망간의 혼입으로 강화된 팔면체 변형을 일으켜 일반적으로 발생하는 높은 대칭을 갖는 3차원 무기 페로브스카이트 양자점 불순물의 형성 방지와 세슘-납 염의 조성 변화를 제어했다. 그 결과, 여기자 상태에서 망간으로 에너지 이동을 향상시키는 강한 양자구속 효과와 여기자-포논(양자화된 입자) 상호 작용으로 광발광 양자 수율은 콜로이드 및 고체 형태로 생성된다는 사실을 확인했다.
임 교수는 “0차원 무기 페로브스카이트 양자점 구조와 분자를 이해함으로써 향후 광 및 화학 안정성이 우수한 저차원 페로브스카이트 양자점을 설계 할 수 있을 것”이라고 말했다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
