친환경 소재로 퀀텀닷 디스플레이 만든다

DGIST 이종수 교수팀, 카드뮴없이 녹색발광 성공
비카드뮴계 퀀텀닷 한계 돌파… 30㎚ 이하로 합성

대구경북과학기술원 에너지공학과 이종수 교수팀이 높은 색재현율을 갖는 녹색발광 비카드뮴 퀀텀닷(양자점) 합성기술을 개발했다. DGIST 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 녹색의 자연색상을 그대로 재현하는 퀀텀닷(양자점) 합성기술을 개발했다. 연구진은 카드뮴을 사용하지 않는 친환경 퀀텀닷 소재를 만들었음에도 색 재현율이 뛰어났다고 설명했다. 새로운 양자점 소재는 차세대 디스플레이를 포함한 가상·증강현실(VR·AR) 등 다양한 광전소자에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 에너지공학과 이종수 교수팀이 높은 색재현율을 갖는 녹색발광 비카드뮴 퀀텀닷(양자점) 합성기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

퀀텀닷은 머리카락 굵기의 수만 분의 1에 불과한 초미세 나노 크기 반도체 나노입자다.

특히 자연색을 그대로 재현할 만큼 높은 색 재현력을 갖고 있어 초고화질 디스플레이에 적용되는 HDR 기술에 최적화된 소재다. 여기에 다른 발광체보다 색 순도와 광 안정성이 높아, 차세대 디스플레이를 포함한 다양한 광전소자 분야에서 꿈의 신소재로 각광받고 있다.

연구진은 균일한 나노입자를 대량생산하는데 쓰이는 승온법을 이용해 인듐포스파이드(InP)계 퀀텀닷을 만들는 공정을 최적화했다.

연구진은 염화아연과 옥타놀을 이용해 양자점 표면의 안정화 처리를 진행해 퀀텀닷 발광파장의 반치폭을 33㎚이하로 줄였다. 퀀텀닷의 발광파장 반치폭이 좁을수록 높은 색 재현력를 갖는다. 현재까지는 녹색발광 비카드뮴 퀀텀닷의 발광피크 반치폭은 35㎚가 한계였다.

이종수 교수는 "이번에 비카드뮴계 퀀텀닷의 한계로 알려진 30㎚ 이하의 발광피크 반치폭이 가능하다는 것을 증명했다"고 말했다.

또한 양자효율 80%이상 달성과 더불어 기존 양자점과 동일한 수준의 안정성 확보에도 성공하며 퀀텀닷을 정제하는 과정에서 발생하던 양자효율 손실 및 안정화 감소의 문제도 해결했다.

이종수 교수는 "향후 후속 연구를 통해 100%에 근접하는 양자효율을 갖는 친환경 퀀텀닷 개발을 진행해 차세대 디스플레이 및 관련 산업분야에 기여하고자 한다"고 말했다.

한편, 이번 결과는 재료화학분야의 최고 권위있는 학회지중의 하나인 '재료화학(Chemistry of Materials)'에 5월 28일 지면에 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자