서울대 '고효율 페로브스카이트 발광소자' 개발…차세대 디스플레이 기대

페로브스카이트 단일소자의 구동 수명 3108배 향상
이태우 교수 연구팀 개발…'네이처 나노테크놀로지' 게재

(과기정통부 제공)

(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 과학기술정보통신부는 이태우 서울대학교 교수 연구팀이 효율이 좋고 수명이 긴 페로브스카이트 발광 소자 개발에 성공했다고 16일 밝혔다.

과기정통부 기초연구사업 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지 '네이처 나노테크놀로지'(Nature Nanotechnology)에 게재됐다.

차세대 태양전지 소재로 알려진 페로브스카이트는 전기적 특성과 색 순도가 우수하고 가격이 저렴해 차세대 디스플레이 소자로 주목받고 있다. 다만 기존 유기발광소자(OLED)보다 효율이 낮다는 단점이 있다.

탠덤(Tandem) 구조를 이용하면 이러한 단점을 극복할 수 있지만 페로브스카이트의 특성 때문에 공정이 까다롭다는 문제가 있었다. 탠덤 구조는 여러 단일 구조 소자를 쌓아 만들어지는 것으로 다수의 발광층에서 동시에 발광이 유도돼 소자 효율을 크게 높일 수 있다.

연구팀은 용액공정으로 하단의 페로브스카이트 나노 결정 단일소자를 제작한 뒤 증착 공정으로 유기 소자를 쌓는 방식을 개발했다.

연구진이 '하이브리드-탠덤 밸리'(h-Tandem Valley)라고 이름 지은 이 구조는 세계 최초의 페로브스카이트 기반 탠덤 발광소자다.

페로브스카이트 단일소자의 구동 수명이 기준 1.8시간인 반면 연구팀이 개발한 탠덤 소자의 구동 수명은 5596시간으로 약 3108배 향상됐다.

연구팀은 이 기술을 이용해 면적이 크고 유연한 발광 소자 제작에도 성공했다. 향후 차세대 디스플레이 분야에서 페로브스카이트 발광 소재 상용화에도 기여할 것으로 전망된다.

이태우 교수는 "이번 연구는 서로 다른 발광 소자를 적층하여 효율과 고색순도를 동시에 만족하도록 소자를 구성하는 가이드라인을 제시한 데 의의가 있다"며 "이를 기반으로 녹색뿐 아니라 청·적색 하이브리드 페로브스카이트 탠덤 소자를 개발해 풀컬러 하이브리드 탠덤 디스플레이 구현에 도전하겠다"고 말했다.

seungjun241@news1.kr