고휘도 전무기 발광소자 핵심 소재 개발…양자점 기반 초실감 디스플레이 구현

산화니켈-산화마그네슘 합금 나노입자를 이용한 전무기 양자점 발광소자. 임재훈 성균관대 교수

차세대 디스플레이 기술인 양자점 전계발광소자(QD-LED) 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 기술이 개발됐다. 초미세 화소 제작공정이 필수적인 초실감 디스플레이 제작공정에서 효율과 안정성을 보존하는데 주요 역할을 할 전망이다.

한국연구재단은 임재훈 성균관대 교수 연구팀이 양자점 전계발광소자 밝기와 안정성을 한층 더 끌어올릴 수 있는 전무기 소자 핵심 요소인 무기 홀전달층의 원천 소재를 개발했다고 31일 밝혔다.

양자점 기반 전계발광소자는 높은 색 순도로 인해 차세대 디스플레이를 구현할 수 있는 핵심기술로 주목받고 있다.

양자점 전계발광소자를 차세대 초실감 디스플레이, 옥외 디스플레이, 산업용 광원 등으로 확대하려면 단위 면적당 광량을 범용 디스플레이 대비 10배 이상 높여야 하는데, 현재 널리 사용되는 유기 홀전달층은 낮은 전도도와 열적 불안정성으로 기술을 구현하는 데 한계가 있다.

연구팀은 결함이 제어된 산화니켈-산화마그네슘 합금 나노입자를 발광소자 홀전달층으로 도입했다.

산화니켈-산화마그네슘 합금 나노입자의 경우 합성 과정에서 내외부 니켈 공공이 과도하게 발생해 광 효율을 저해시키는 문제가 발생했다.

연구팀은 표면에 존재하는 니켈 공공을 제거하기 위해 홀전달층의 홀 전도도를 낮추고, 양자점 내부로부터 홀 추출 과정을 억제함으로써 소자 효율을 높이는 수산화마그네슘을 나노입자 표면에 처리함으로써 문제를 해결했다.

그 결과 전무기 전계발광소자의 외부양자효율을 16.4%까지 높이는 데 성공해 기존 기술과 비등한 수준으로 끌어올렸다.

임재훈 교수는 “이번 연구는 12대 국가전략기술 중 하나인 차세대 초실감 디스플레이에 양자점 기술이 사용될 수 있음을 보인 사례”라며 “전무기 소자 효율과 안정성을 더욱 높일 수 있도록 산화물 나노입자 합성법을 고도화하고, 초고해상도 화소를 제조하는 추가 연구가 필요하다”고 말했다.

이인희 기자 leeih@etnews.com