유독성 물질 `납` 없이 청색 발광 소재 만든다…우수한 색·발광효율 동시 지녀

KAIST, 친환경 청색 페로브스카이트 개발
유로퓸 이온, 납 이온 대체 선명한 색 구현

KAIST는 납 이온 없이 우수한 색 표현력과 높은 발광 효율을 가지는 친환경 청색 페로브스카이트 발광 소재를 개발했다. KAIST 제공

조힘찬(왼쪽) KAIST 교수와 하재영(가운데) 박사과정, 연성범 석박사 통합과정생.

유해 물질인 납(Pb) 성분이 빠진 친환경 청색 발광 소재가 개발됐다.

KAIST는 조힘찬 신소재공학과 교수 연구팀이 납 이온 없이도 우수한 색 표현력과 높은 발광 효율을 가지는 친환경 청색 페로브스카이트 발광 소재를 개발했다고 13일 밝혔다.

현실과 가상이 융합된 메타버스 시대를 맞아 디스플레이와 광학기기 기술이 빠르게 발전하고 있다.

청색광 구현이 가능한 납 기반 페로브스카이트는 차세대 발광 물질로 주목받고 있지만, 납 이온의 유독성으로 인해 다양한 분야에 활용하는 데 제약이 있었다.

연구팀은 유로퓸 이온으로 페로브스카이트의 납 이온을 대체했다. 유로퓸 이온은 원자번호가 63번인 희토류 금속 '유로퓸'의 이온 형태로, 주로 전자를 2개 또는 3개 잃은 양이온으로 존재한다.

유로퓸을 활용한 페로브스카이트 나노 결정은 420∼450㎚ 파장 영역에서 진청색 발광 특성을 나타냈고, 40%의 높은 발광 효율과 24㎚의 매우 좁은 발광 스펙트럼 반치폭을 보였다. 반치폭은 발광 색상의 선명도를 평가하는 지표다.

광원의 발광 스펙트럼이 좁을수록 디스플레이에서 선명한 색을 구현할 수 있어 차세대 디스플레이 소재로 활용 가치가 높다고 연구팀은 설명했다.

조힘찬 KAIST 교수는 "그동안 어려웠던 친환경 비납계 페로브스카이트 소재 연구의 돌파구를 제시하는 결과"라며 "차세대 디스플레이 및 광학 소자 개발의 새로운 지평을 여는 데 기여할 전망"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 'ACS 나노(지난 10월 17일)' 온라인과 11월 부록 표지에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr