대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양)은 이종수 에너지공학과 교수 연구팀이 높은 색 재현율을 갖는 녹색발광 비카드뮴 양자점 합성기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 차세대 디스플레이를 포함한 증강현실(AR)·가상현실(VR) 등 다양한 광전소자에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
양자점은 머리카락 굵기의 수만 분의 1에 불과한 초미세 나노 크기 반도체 나노입자다. 자연색을 그대로 재현할 만큼 높은 색 재현력을 갖고 있어 초고화질 디스플레이에 적용되는 HDR(High Dynamic Range) 기술에 최적화된 소재다.
여기에 다른 발광체보다 색 순도와 광 안정성이 높아 차세대 디스플레이를 포함한 다양한 광전소자 분야에서 꿈의 신소재로 각광받고 있다. 양자점 발광파장 반치폭이 좁을수록 높은 색 재현력를 갖지만 현재까지는 녹색발광 비카드뮴 양자점의 발광피크 반치폭은 35㎚가 한계였다.
연구팀은 승온법을 이용, InP계 양자점 합성공정을 최적화했으며 염화아연(ZnCl2)과 옥타놀(1-Octanol)을 이용해 양자점 표면의 안정화 처리를 진행해 양자점 발광파장 반치폭을 33㎚ 이하로 줄이는데 성공했다. 또 양자효율 80% 이상 달성과 더불어 기존 양자점과 동일한 수준의 안정성 확보에도 성공하며 양자점을 정제하는 과정에서 발생하던 양자효율 손실과 안정화 감소 문제도 해결했다.
이종수 교수는 “비카드뮴계 양자점 한계로 알려진 30㎚ 이하 발광피크 반치폭이 가능하다는 것을 증명한 연구”라며 “후속 연구를 통해 30㎚ 이하 발광 반치폭과 함께 100%에 근접하는 양자효율을 갖는 친환경 양자점 개발을 진행해 관련 산업 분야에 기여하겠다”고 말했다.
한국연구재단에서 지원하는 중견연구자지원사업 및 대구경북과학기술원 그랜드챌린지연구혁신프로젝트(Pre-CoE) 초연결미래소자밸리트로닉스 연구단 지원을 통해 수행된 이번 연구결과는 최근 재료화학분야 최고 권위있는 학회지중 하나인 '재료화학(Chemistry of Materials)'에 실렸다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
