한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)는 김형준 화학과 교수팀이 홍기하 한밭대 교수팀과 공동 연구해 페로브스카이트 LED 나노 소재에서 일어나는 발광 효율 향상 원인을 이론적으로 규명했다고 12일 밝혔다.
할로겐 페로브스카이트 화합물은 태양 빛을 이용해 고효율로 전기를 생산할 수 있어 차세대 태양전지 사용 가능 소재로 주목받고 있다. 반면에 LED는 전기를 이용해서 빛을 방출하는데, 놀랍게도 페로브스카이트는 빛을 전기로 변환시키는 것 뿐만 아니라, 전기를 빛으로 변환시키는 발광 효율 또한 높은 것으로 알려져 있다. 이 때문에 차세대 LED 소재로도 각광받고 있다.
연구팀은 이런 페로브스카이트 결정 구조가 내부 뒤틀림 정도에 따라 다양한 상(phase)을 가질 수 있음에 주목했다. LED 소재로 널리 사용되는 'CsPbBr3'라는 페로브스카이트 소재는 결정 구조 내부에 뒤틀림이 존재하는데, 이를 작은 나노 구조로 만들면 뒤틀림이 최소화된 상이 형성된다. 연구팀은 '비단열 양자 동역학 시뮬레이션'을 이용해 이런 결정 구조 뒤틀림 제어가 발광 효율을 높이는 주요 소재 성질 제어 전략임을 밝혔다.
연구진은 “이번 연구를 통해 페로브스카이트의 소재 결정 구조적 특성과 빛을 발생하는 광 동역학적 특성 사이의 복잡한 상관관계를 규명할 수 있었다”며 “추후 이런 이론 기초 연구를 더욱 확장해 페로브스카이트 결정상 제어를 통한 발광 효율 극대화 전략을 도출해내 페로브스카이트 기반 고효율 LED 개발에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
김영준기자 kyj85@etnews.com
