KAIST, 초고해상도 발광 나노소재 패턴 제작기술 개발

조힘찬 교수팀, 생생한 가상현실 구현 패터닝 기술 확보
초간단 공정으로 패턴 형성, 높은 범용성…다양한 소자 적용 기대

[대전=뉴시스] KAIST서 확보한 공정을 통해 제작된 다양한 패턴. 모양에 상관없는 균일한 패턴을 제작할 수 있으며 고해상도 패턴 제작이 가능했다.(사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = KAIST는 신소재공학과 조힘찬 교수 연구팀이 발광성 나노소재의 높은 발광효율을 유지하면서 초고해상도 패턴을 제작하는 패터닝(patterning)기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

높은 색 순도와 발광효율에 따라 차세대 발광체로 주목받고 있는 양자점(퀀텀닷)이나 페로브스카이트 나노결정과 같은 용액공정용 나노소재들은 고유의 우수한 광학적 특성을 유지하면서 균일한 초고해상도 패턴을 제작하는 것이 어렵기 때문에 새로운 소재 및 공정기술이 꼭 필요하다.

조 교수팀은 양자점과 페로브스카이트 나노결정이 갖는 강한 광촉매 특성을 활용, 이들 나노결정에 빛이 조사됐을 때 나노결정 리간드 사이에서 가교(crosslinking) 화학반응이 쉽게 이뤄지도록 소재를 설계했다.

이를 통해 발광성 나노소재의 고유한 광학적 특성을 완전히 보존할 수 있는 초고해상도 패터닝 기술을 개발했다.

또 연구팀은 해당 공정으로 560나노미터(㎚) 수준의 패턴 너비를 갖는 초고해상도(1만2000ppi급) 페로브스카이트 나노결정 패턴을 균일하게 제작했다.

이는 증강현실, 가상현실의 디스플레이에서 일반적으로 요구되는 해상도(수천ppi)를 훨씬 상회하는 값이며 형성된 발광 나노소재 패턴은 물리·광학적 특성면에서도 높은 균일도를 보인다.

이어 연구팀은 개발된 광촉매 패터닝 공정에서 정확한 반응 메커니즘을 규명하고 이 패터닝 메커니즘이 양자점과 페로브스카이트 뿐만 아니라 발광성 고분자에까지 범용적으로 적용될 수 있다는 것도 증명했다.

특히 개발된 광촉매 패터닝 기술은 연속적인 다층 공정 및 발광 다이오드 소자 제작에 적용 가능, 높은 산업적 활용 가능성을 갖고 있다.

KAIST 신소재공학과 맹성규 석사과정 및 박선재 박사과정이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'' 8월 9권 33호에 출판됐다. 논문명 Direct photocatalytic patterning of colloidal emissive nanomaterials

조힘찬 교수는 "이 광촉매 패터닝 기술은 간단한 공정을 통해 다양한 발광 나노소재의 우수한 광학적 특성을 그대로 유지하면서도 초고해상도 패터닝을 손쉽게 할 수 있는 장점이 있다"며 "차세대 디스플레이, 이미지 센서 등 다양한 산업에서 유용하게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

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