서울시립대 서정화 교수 연구팀, 웨어러블·투명 디스플레이 상용화 앞당길 발광 소자 구현 기술 개발

(a-d) 전기화학 발광 트랜지스터의 발광 메커니즘과 (e) 전계 및 광 발광 스펙트럼. “Advanced Materials Technologies” 학술지의 2024년 volume 9, issue 20의 표지 이미지.

서울시립대학교 물리학과 및 지능형반도체학과의 서정화 교수 연구팀이 웨어러블 및 투명 디스플레이 상용화를 앞당길 혁신적인 발광 소자 기술을 개발했다고 발표했다. 서 교수팀은 전기화학적 도핑 기술을 적용한 발광 트랜지스터 소자를 구현해 주목받고 있으며, 이를 통해 차세대 디스플레이에서 복잡한 다층 구조 공정을 획기적으로 단순화하고 고효율·저비용의 생산이 가능해질 것으로 기대된다.

서정화 교수 연구팀은 폴리비닐 카바졸 (poly(9-vinylcarbazole)) 고분자에 금속 이온 (Li+, Cu2+)이 결합된 고분자 전해질 신소재를 전기화학적으로 발광 소재에 도핑하는 기술을 개발하였다. 이를 통해 우수한 발광 효율을 가지는 발광 트랜지스터 소자를 성공적으로 구현하였고 금속 이온의 이동에 따른 전자-정공 이동·결합 메커니즘을 밝혀냈다.

전기화학 도핑 기술을 통해 기존의 발광 전자소자들이 가지는 복잡한 다층 구조공정을 획기적으로 단순화해 제작 비용을 낮추어 고집적화, 대면적화에 유리하기 때문에 웨어러블· 투명 디스플레이 등 차세대 디스플레이에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구는 서울시립대 물리학과의 박유정 연구교수와 이진희 박사후 연구원이 제1저자와 공동연구원으로 참여했으며, 경희대 화학과의 브라이트 워커(Bright Walker) 교수와 성균관대 신소재공학과 김한기 교수팀과 협력해 이루어졌다.

이 연구 결과는 세계적 권위를 가진 국제 학술지인 Wiley의 재료 분야 상위 저널 (Q1)인 “Advanced Materials Technologies”에 “Photoelectron Spectroscopic Study of the Interfacial Electronic Structures of Metal-Ion Containing Polyelectrolytes on ITO substrates Ambipolar Charge Injection and Bright Light Emission in Hybrid Oxide/Polymer Transistors Doped with Poly(9-Vinylcarbazole) Based Polyelectrolytes”라는 제목으로 5월 16일에 온라인 게재되었고 10월 21일 표지 논문으로 선정되었다.

본 연구는 한국연구재단 기초연구실지원사업, 중견연구자지원사업과 창의·도전연구 기반지원사업 지원으로 수행되었다.

온라인 중앙일보