UNIST·고려대, 고순도 청색 소자 개발
디스플레이 발광 소자로 쓰이고 있는 유기발광다이오드(OLED)보다 색구현력이 높은 ‘페로브스카이트 발광다이오드(PeLED)’ 시대가 한걸음 가까워졌다.
울산과학기술원(UNIST)은 송명훈·곽상규 교수와 우한영 고려대 교수 공동 연구팀이 고순도 청색 PeLED를 개발했다고 13일 밝혔다.
페로브스카이트는 두 가지 양이온과 한 가지 음이온이 1:1:3 비율로 격자구조를 이루고 있는 물질이다. 다른 발광 소재들보다 생산단가가 낮고 색구현력이 높아 차세대 소재로 주목받고 있다. 색구현력이 높은 발광 소재일수록 다른 색이 섞이지 않고 원하는 색을 화면으로 보여줄 수 있다.
빛의 3원색인 적·녹·청(RGB) 중 청색을 내는 PeLED는 제대로 구현되지 않았다. PeLED 구동 시 내부 물질이 반응하는 과정에서 결함이 생겨 전기를 빛으로 바꾸는 효율이 떨어지는 문제가 있기 때문이다. 청색의 효율은 적색과 녹색의 절반에도 못 미치는 10%에 그쳤다.
연구팀은 PeLED 내 정공(전자가 빈 공간)이 이동하는 층의 물질로 ‘전도성 고분자’ 대신 ‘공액 고분자 전해질’을 사용해 문제를 해결했다. 이를 통해 효율이 기존 대비 3배 이상 높아졌고 색구현력을 나타내는 지표인 ‘전계발광 스펙트럼’도 크게 안정됐다.
송 교수는 "PeLED는 6년이라는 짧은 시간 동안 OLED 수준의 효율을 구현했지만, 청색광 효율이 10% 수준으로 낮았다"며 "이번 연구를 통해 소자 효율과 색 순도 문제가 동시에 개선돼 상용화를 앞당길 수 있을 것"이라고 기대했다.
연구성과는 국제 학술지 ‘에이시에스 나노(ACS Nano)’에 지난달 10일 게재됐다.