고효율·장수명 다 잡았다…탠덤 페로브스카이트 발광소자 개발

이태우 서울대 교수팀, 네이처 커뮤니케이션스 발표

하이브리드 탠덤 페로브스카이트 LED의 개념도 [이태우 교수팀 제공. 재판매 및 DB 금지]

(서울=연합뉴스) 조승한 기자 = 차세대 디스플레이 소자로 주목받는 페로브스카이트와 기존 유기발광다이오드(OLED) 장점을 모두 갖춘 발광소자가 개발됐다.

과학기술정보통신부는 서울대 이태우 교수 연구팀이 금속 할라이드 페로브스카이트와 유기 발광 소재를 결합해 오래가면서도 고효율인 하이브리드 탠덤 발광소자 개발에 성공했다고 16일 밝혔다.

태양전지 소재로 주로 활용되는 페로브스카이트는 전기적 특성과 색 순도가 우수하면서도 값은 싸 차세대 디스플레이 소자로 주목받고 있지만 OLED보다 효율이 낮은 게 단점이다.

이를 개선하기 위해 두 개 이상 소자를 쌓는 '탠덤' 구조를 이용하는 연구가 이어지고 있지만, 용액 공정으로 만드는 페로브스카이트 특성상 다른 소자 위에 쌓기 힘들고, 높은 색 순도와 발광 효율을 내기도 어려웠다.

이에 연구팀은 용액공정으로 페로브스카이트 나노결정 단일소자를 만든 후 증착 공정으로 상단에 유기 발광 단일소자를 만드는 새로운 디자인을 개발했다.

광학 시뮬레이션을 통해 고효율이면서도 고색순도를 동시에 구현하는 소자구조를 찾았으며 '하이브리드-탠덤 밸리'란 이름을 붙였다.

이렇게 개발한 소자는 100니트(nit, 휘도 단위)일 때 5천596시간 가동할 수 있어, 2시간을 견디지 못하는 페로브스카이트보다 지속 시간이 3천배 이상 늘어나 상용화에도 유리하다고 연구팀은 설명했다.

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

연구 결과는 이날 국제학술지 '네이처 나노테크놀로지'에 실렸다.

shjo@yna.co.kr

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