[아시아통신] 경상국립대학교 공과대학 나노신소재융합공학과 김기환 교수가 ‘고성능 디스플레이용 준-2차원 페로브스카이트 첨가제 기술’을 개발하여 페로브스카이트 블루 LEDs 성능 및 안정성을 획기적으로 향상시키는 데 성공했다.

 

경상국립대학교 나노신소재융합공학과 김기환 교수와 이태경 교수 공동연구팀은 차세대 디스플레이로 각광받는 준-2차원 페로브스카이트에 금속 할라이드 염화 이트륨(YCl3)과 염화 아연(ZnCl2) 2종의 첨가제를 도입하여 고성능의 LEDs 소자를 개발했다.

 

이는 발광 효율과 수명이 눈에 띄게 개선되어 차세대 디스플레이 구현에 대한 가능성을 높인 것으로 평가받는다.

 

이를 계기로 선명한 청색을 표현할 수 있는 LED 개발 수준을 높인 것으로 평가받는다.

 

경상국립대학교 김기환, 이태경 교수 연구팀은 한국화학연구원 신윤섭 선임연구원과 공동으로(제1저자 경상국립대학교 분자제어연구소 신광용(석사 졸업), 경상국립대학교 박상욱, 경상국립대학교 윤동환) 차세대 디스플레이 재료의 박막화 기술 개발에 힘을 보탰다.

 

이 연구는 준-2차원의 CsPbBr/Cl3 납 할라이드 페로브스카이트에 염화 이트륨과 염화 아연을 도입하여 결정이 석출되는 속도를 비교하여 금속 할라이드 첨가제의 용해도가 박막화 공정에서 미치는 영향을 제시했다.

 

그 결과, 불필요한 결정의 성장이 억제되어 기존에 비해 발광 스펙트럼 선폭이 좁아졌고, 2D 결정을 타깃으로 한 결함을 제어하여 발광 특성을 개선했다.

 

염화 이트륨과 염화 아연의 농도를 최적화하여 함께 도입할 때 최대 외부양자효율(EQE)이 5.06%에서 8.87%로 대폭 향상됐고, 최대 전류효율(CE)은 5.99 cd A-1에서 10.26 cd A-1로 관측됐다.

 

김기환 교수는 “이번 연구에서 준-2차원 페로브스카이트에 금속 할라이드 기술을 적용하여 페로브스카이트 안정성과 성능이 획기적으로 증가함으로써 차세대 디스플레이인 페로브스카이트 LEDs 성능을 대폭 개선했다.”라고 말했다.

 

이번 연구는 한국연구재단이 지원하는 GNU 램프사업단, 개인 기본 연구 사업, 한국에너지기술평가원이 지원하는 지역원자력산업 기반 에너지기술공유대학, BK21 GNU지능형첨단소재개척인재양성사업단 지원으로 수행됐다.

 

연구성과는 에너지·소재 분야 국제학술지 《에이씨에스 에너지 레터스(ACS Energy Letters)》(IF: 18.9, JCR 4.5%) 표지논문으로 2월 10일 온라인 게재됐다.

 

이는 고효율 및 고수명 청색 페로브스카이트 LED를 구현할 수 있는 방향을 제시하며, 차세대 디스플레이 및 광전자 소자 분야로의 확장을 기대하고 있다.