[이코노믹리뷰=세종 윤국열 기자]페로브스카이트 퀀텀닷 박막 패터닝 공정 개발에 성공했다.

16일 KAIST에 따르면 이정용 전기 및 전자공학부 교수팀이 페로브스카이트 퀀텀닷(양자점) 층에 직접적인 자외선 및 전자빔 처리나 용액 가둠막 없이 고효율 RGB 패턴 발광 다이오드 제작 기술을 개발했다.

페로브스카이트 퀀텀닷은 높은 외부 양자 효율과 색 순도를 가지고 퀀텀닷 내부의 할라이드 음이온의 종류와 그 비율에 따라 밴드갭을 조절할 수 있다는 장점이 있어 차세대 디스플레이 발광 물질로 주목받고 있는 물질이다.

다만, 페로브스카이트 퀀텀닷은 용매 분산을 위해 긴 탄소 사슬을 갖는 절연 유기 분자가 퀀텀닷 주변을 둘러싸고 있어 전자 소자로 적용시 성능이 낮아진다.또 패터닝 공정에 사용되는 자외선 및 전자빔 처리에 취약해 디스플레이를 만들기 위한 픽셀 패터닝 공정이 매우 어렵다는 지적이다.

연구팀이 개발한 공정은 페로브스카이트 퀀텀닷 주변의 절연성 유기 리간드(결합 분자)를 전하 수송이 유리한 유기 리간드(결합 분자)로 교환해 발광 다이오드 성능을 향상시켰다.또 퀀텀닷 내부 할라이드 조성 비율을 조절하는 할라이드 음이온 교환을 통해 퀀텀닷 박막의 발광 색상을 자유롭게 변경이 가능하다. 

특히 페로브스카이트 퀀텀닷 박막의 국부적 부분만 색을 변환시키는 패터닝 공정을 제안해 페로브스카이트 퀀텀닷 박막에 직접적인 자외선 및 전자빔 처리없이 RGB 색상이 패터닝된 발광 다이오드를 고속 제작하는 데 성공했다.

이정용 KAIST 전기 및 전자공학부 교수는 "이번에 개발한 페로브스카이트 퀀텀닷 박막 패터닝 공정은 용액공정 기반 페로브스카이트 퀀텀닷 패터닝 공정이 당면하고 있는 여러 문제점을 해소함은 물론 차세대 페로브스카이트 퀀텀닷 디스플레이 구현에 적용 가능할 것ˮ 이라면서 "발광 다이오드 뿐만 아니라 광검출기, 태양전지, 광 컴퓨팅 소자 등 다양한 광전소자에도 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다ˮ고 설명했다.