전기발광소자 구현…차세대 디스플레이에 적용 가능
광주과학기술원(GIST) 고등광기술연구소(소장 이영락)는 이창열 수석연구원 연구팀이 얇은 두께의 쉘을 가진 고안정성 코어-쉘 페로스브카이트 양자점을 개발했다고 29일 밝혔다.
페로브스카이트 양자점 소재는 높은 발광효율·고색순도·용액 공정의 낮은 가격 등 장점으로 유기발광다이오드(OLED)를 대체할 수 있는 차세대 디스플레이 발광소재로 주목받고 있다. 하지만 이온결합 특성으로 인해 수분과 산소, 극성 용매 하에서 매우 쉽게 분해돼 발광효율과 색순도를 장기간 유지하기 어렵다는 단점이 있다.
금속 산화물이나 무기물을 쉘로 도입한 코어-쉘 페로브스카이트 양자점 경우 높은 화학적 안정성을 나타낸다. 그러나 절연체 특성을 갖는 쉘 두께를 제어하는 데 어려움이 있다. 낮은 전하 주입 효율은 소재 최적화와 디스플레이로 개발에 큰 걸림돌이 되고 있다.
연구팀은 표면 리간드 결합 에너지 조절로 페로브스카이트 양자점 결정과 실리카 쉘 성장 속도를 제어해 고안정성 코어-셀 페로브스카이트 양자점을 합성하는 데 성공했다. 세 종류 리간드 첨가량을 조절, 리간드와 양자점간의 결합 에너지를 제어해 양자점 결정성을 향상시키고 2 나노미터(㎚)급 매우 얇은 두께의 실리카 셀을 구현했다. 용액공정으로 높은 화학적 안정성을 갖는 페로브스카이트 양자점 고효율 전기발광 소자 개발이 가능함을 입증했다.
이창열 수석연구원은 “매우 얇은 두께의 실리카 쉘을 가진 고효율·고안정성 코어-셀 페로브스카이트 양자점 잉크를 개발함으로써 용액 공정만으로 페로브스카이트 양자점 전기발광소자 제작이 가능하다”면서 “향후 페로브스카이트 양자점 소재의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구결과는 재료분야 저명 학술지인 미국화학학회(ACS) '응용물질 및 계면 ' 속표지 논문으로 선정됐다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
