서울대는 재료공학부 이태우 교수와 미국 펜실베니아 대 앤드류 M. 라페 교수 공동 연구팀이 차세대 발광 소재인 금속 할라이드 페로브스카이트를 이용해 세계 최고 효율의 발광 소자를 개발했다고 5일 밝혔다.
연구 결과는 세계적인 국제 학술지 '네이처 포토닉스' 1월 4일자(현지시간)에 게재됐다.
페로브스카이트 발광체는 유기원소, 금속 그리고 할로겐 원소로 구성됐다. 매우 뛰어난 색순도와 저렴한 소재 비용은 물론, 색조절이 용이하다는 장점이 있다. 이 교수가 2014년도에 상온에서 세계 최초 가시광 영역 다색 발광 다이오드를 개발한 이후, 페로브스카이트 발광체는 현재 디스플레이에 사용되는 양자점, 유기 발광체를 대체하는 차세대 디스플레이 소재로 각광받고 있다.
이 교수는 2015년 페로브스카이트 발광 소자의 효율이 8.53%임을 '사이언스'지에 보고한 바 있다. 이는 인광 유기발광다이오드(OLED)에 준하는 수준이다.
이 교수는 이후 5년 만에 이 발광 소자의 효율을 23.4%로 높이는 급격한 발전을 이끌어 왔다. 이는 최초 보고된 이후로 발광 양자효율 20%를 달성하는데 약 20년이 걸린 양자점 발광 다이오드에 비해 월등히 빠른 발전 속도다. 차세대 페로브스카이트 디스플레이가 상용화 수준의 효율을 낼 수 있음을 입증했다.
이 교수는 “페로브스카이트 나노 입자의 결함 제어를 통해 페로브스카이트 발광 다이오드의 발광효율을 획기적으로 향상시킬 방안을 제시했다”며 “해당 연구를 통해 페로브스카이트 발광소재 및 발광 다이오드의 효율 증가 방안을 제시할 뿐만 아니라 더 나아가 페로브스카이트 발광 다이오드의 상용화 가능성을 높이는데 크게 기여할 것으로 기대된다”고 덧붙였다.
해당 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업 지원으로 수행됐다.
김명희기자 noprint@etnews.com
