[표지로 읽는 과학] 효율·안정성 난관 돌파한 페로브스카이트 디스플레이

이태우 서울대 교수팀

Science 제공

이번주 국제학술지 '사이언스' 표지에는 선명한 다색 빛을 내는 페로브스카이트 나노결정이 그려졌다. 국내 연구팀이 차세대 디스플레이 및 광전자 소재인 페로브스카이트 나노결정의 안정성을 크게 개선해 고성능 발광 소자를 구현하는 데 성공했다.

이태우 서울대 재료공학부 교수팀은 페로브스카이트 나노결정의 구조적 결함을 보완해 효율과 수명을 높이는 '계층적 쉘(Hierarchical Shell)' 기술을 개발하고 연구결과를 15일(현지시간) 국제학술지 '사이언스'에 공개했다.

페로브스카이트 나노결정은 색 순도, 색 구현 영역, 가격, 흡광도, 소비 전력 등에서 첨단 디스플레이 소재인 양자점보다도 우위에 있지만 약한 이온 격자로 이뤄진 구조적 한계 때문에 수명이 짧다는 것이 치명적인 단점이다.

연구팀은 페로브스카이트 나노결정의 안정성을 보완할 수 있도록 황산납, 이산화규소, 고분자 층으로 감싼 껍질 구조를 구현했다. 고온다습한 환경에서도 3000시간 이상 견딜 수 있는 안정성을 확보했다. 발광체 효율을 나타내는 지표인 '외부양자수율(EQY)'은 이론적 한계치에 가까운 91.4%까지 끌어올렸다.

연구팀은 서울대 교원 창업기업인 에스엔디스플레이와 협력해 10.1인치 태블릿부터 75인치 TV까지 프로토타입 디스플레이를 구현했다. 초고해상도 응용도 가능해 향후 가상현실(VR) 디스플레이 소자에 활용될 잠재력도 있다.

한편 이 교수팀은 14일(현지시간) 국제학술지 '네이처'에도 주목할 만한 디스플레이 연구결과를 발표했다. 2차원 신소재인 맥신(MXene) 기반 전극을 도입해 소자를 60%까지 늘려도 성능과 밝기 저하가 없는 신축성 유기발광다이오드(OLED) 소자를 개발한 성과다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1126/science.ady1370

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]