UNIST·DGIST "초고해상도 페로브스카이트 디스플레이 구현"

피부 부착형 LED 소자도 개발…"웨어러블 장치에 적용 기대"

연구팀 모습 왼쪽부터 UNIST 최문기 교수, 권종익 석박통합과정생, DGIST 박규리 석박통합과정생, 양지웅 교수. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(울산=연합뉴스) 김용태 기자 = 울산과학기술원(UNIST)과 대구경북과학기술원(DGIST) 공동연구진이 초고해상도 페로브스카이트 디스플레이 기술을 구현했다.

1일 UNIST에 따르면 신소재공학과 최문기 교수팀과 DGIST 에너지공학과 양지웅 교수팀은 페로브스카이트 양자점의 표면 제어로 초고해상도 패터닝 기술을 개발했다.

이 기술로 만든 페로브스카이트 발광소자는 삼원색(빨강, 초록, 파랑) 모두 세계 최고 효율을 달성했다.

기존 디스플레이를 만들던 패터닝 방식은 화학 용액이나 가스를 이용해 실리콘 웨이퍼 상의 필요한 부분만을 남기고 나머지 물질을 제거하는 식각 과정을 반복하는 것으로, 복잡한 공정이 필요하다.

이 때문에 안정성이 낮은 페로브스카이트 물질에는 적합하지 않았다.

공동연구팀이 이번에 개발한 '페로브스카이트 나노 입자와 유기 반도체 이중층 기반의 건식 패터닝 기술'은 도장 찍듯이 간단히 패턴을 찍어낼 수 있다.

기존 공정처럼 소재를 깎고 씻는 과정이 없어 페로브스카이트의 안정성을 유지할 수 있다.

이를 통해 400나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 선폭의 초고해상도 패턴을 그리고, 반복 공정으로 우수한 다색상 화소도 구현했다고 연구팀은 설명했다.

구현된 페로브스카이트 패턴화는 최신 스마트폰 해상도의 4배인 2천550ppi(pixels per inch)로, 이번에 최초로 보고됐다.

연구팀은 새로운 공정으로 웨어러블 기기에 사용할 수 있는 '피부 부착형 페로브스카이트 LED 소자'도 제작했다.

피부 부착형 페로브스카이트 LED 소자 [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

머리카락 두께의 40분의 1 수준인 2.6마이크로미터(㎛·100만분의 1ｍ) 초박막 봉지구조 안에서 LED 소자를 형성해 피부나 나뭇잎처럼 다양한 곡면에도 붙일 수 있으며, 굽힘이나 비틀림에도 견딜 수 있다.

최문기 교수는 "이번 연구로 페로브스카이트 LED 소자에 기반한 디스플레이의 해상도를 크게 높인 만큼, 향후 스마트 웨어러블 장치 개발에 광범위하게 적용될 것으로 기대한다"며 "가상현실이나 증강현실에 더 높은 해상도의 화면을 구현함으로써 몰입감을 높이는 데도 기여할 것"이라고 말했다.

연구 결과는 과학 저널 '사이언스 어드밴시스'(Science Advances)에 10월 27일 공개됐다.

연구 수행은 한국연구재단 우수신진연구사업과 함께달리기, 삼성미래기술육성센터 등의 지원으로 이뤄졌다.

yongtae@yna.co.kr

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