KAIST(총장 신성철)는 정연식·전덕영 신소재공학과 교수와 장민석 전기 및 전자공학부 교수 공동연구팀이 고분자 매질과 퀀텀닷이 융합된 새로운 발광 소재를 개발하는데 성공했다고 30일 밝혔다. 

퀀텀닷은 수 나노미터(nm) 크기의 반도체 입자다.  광학적 전기적 특성을 자유자재로 조절할 수 있어 디스플레이와 태양전지, 광센서, 레이저 등 다양한 광전자 소재 활용연구가 진행되고 있다. 수년 전 우리나라 대기업도 퀀텀닷 LED TV를 출시하고 차세대 퀀텀닷 올레드 TV를 출시한 바 있다.

하지만 순수 퀀텀닷 필름은 광흡수도와 광추출도가 높지못하다. 또 인접한 퀀텀닷 간 상호작용으로 광 효율이 매우 낮아지는 문제가 있었다.

연구팀은 이 같은 문제해결을 위해 고분자와 물 입자 사이를 미세하게 분리했다. 이후 수분을 빠르게 증발시키면서 형성되는 미세한 공극구조를 통해 고르게 배열된 퀀텀닷 소재를 개발하는데 성공했다. 이는 마치 옥수수의 구조와 유사하다. 

연구팀은 퀀텀닷 입자들의 고른 분산으로 발광 강도 감소현상이 크게 낮아지는 것을 발견했다. 또 광흡수도와 광추출도도 4~5배 증가하는 것을 규명했다.

연구팀은 이번연구결과를 청색 LED 발광 소재로 적용했다. 그 결과 순수 퀀텀닷 대비 7배 이상 발광 강도 향상과 45%이상 내구도 향상효과도 확인했다. 추후 차세대 마이크로 LED 디스플레이적용이 가능할 것으로 보인다.

이번 성과는 국제학술지 나노 레터스에 지난 3일자 온라인판에 게재됐다. 국내 특허 등록을 마쳤고 미국 등 해외 특허 심사 중이다.

정연식 교수는 "이 기술을 활용하면 값비싼 발광 소재를 적게 사용하고도 우수한 발광 특성을 구현할 수 있어 차세대 디스플레이 원가 경쟁력 향상에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.