국내 연구팀이 변형 가능한 전계발광 기술을 개발했다. 다양한 변형에도 밝기와 내구성이 강해 향후 다양한 웨어러블 섬유나 전자기기 개발에 도움이 될 것으로 기대된다.
대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양)은 정순문 에너지융합연구부 박사 연구팀이 새로운 개념 전계 및 기계 발광을 동시에 발생시키는 소자 구조를 개발했다고 20일 밝혔다.
고체에 강한 전계를 가했을 때 발광하는 현상을 전계발광이라고 한다. 이를 발생시키기 위해 기존에는 발광층을 샌드위치 형식으로 평행하게 둘러싸는 두 개 평면 전극을 활용한 수직전계 (vertical E-field) 방식을 활용했는데 그 재료로 대부분 금속과 인듐 주석 산화물을 널리 사용했다. 하지만 이러한 전극들은 신축성이 떨어지기 때문에 늘어나면서도 빛을 안정적으로 방출하는 발광소자를 제작하는 데 큰 걸림돌이 돼 왔다.
연구팀은 이런 한계점을 극복하기 위해 발광층 내부에 얇은 막대 형태 은 나노와이어 전극을 발광층과 평행하게 삽입시켜 면내 전계를 발생시키고, 이를 통해 안정적으로 고휘도 빛을 방출시키는 소자를 개발함과 동시에 신축성을 대폭 개선했다.
이번에 개발한 면내 전계 기반 발광소자에는 연구팀이 최근 개발한 황화아연과 폴리디메틸실록산(PDMS) 혼합물을 기계 발광 및 전계 발광층으로 동시 적용했으며 이는 소자 하나에서 전계발광과 기계 발광이 동시에 발생할 수 있음을 의미한다. 특히 발광층 내부에서 발생한 빛이 전극을 통과할 필요가 없고 두꺼운 발광층 활용이 가능해 기존 소자 대비 매우 높은 휘도를 달성할 수 있었다. 이번 연구 성과는 기존 방식 한계점을 극복한 고휘도, 저비용, 신축성 발광소자 제작이 가능해져 외부 환경변화에 강한 전광판과 현수막 등 활용도가 다양할 것으로 기대된다.
정순문 박사는 “고가의 증착 공정이나 패터닝 공정이 필요하지 않고 외부 다양한 환경에도 강한 내구성을 보여주고 있다”면서 “향후 보다 정밀한 전극 패턴디자인을 통해 실생활에 적용할 수 있는 소자를 개발할 계획”이라고 말했다.
과학기술정보통신부가 추진하는 중견연구자지원사업과 DGIST 연구지원으로 진행된 이번 연구서와는 최근 세계적 응용 물리 국제학술지 '어플라이드 피직스 리뷰' 최신호에 게재됐다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
