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차세대 디스플레이 ‘퀀텀닷’ 효율 큰 폭으로 높였다

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차세대 디스플레이 ‘퀀텀닷’ 효율 큰 폭으로 높였다

2016.12.13 18:07

 

연구팀이 이번에 개발한 퀀텀닷의 실제 모습. - 동아사이언스 제공
연구팀이 이번에 개발한 퀀텀닷의 실제 모습. - 동아사이언스 제공

국내 연구진이 차세대 디스플레이 기술로 꼽히는 ‘퀀텀닷(양자점, Quantum Dot)’의 효율을 큰 폭으로 높일 방법을 개발했다.

 

배완기 한국과학기술연구원(KIST) 광전하이브리드센터 연구원팀은 퀀텀닷의 에너지 효율을 최대 100%까지 높일 수 있는 구조를 새롭게 개발했다고 13일 밝혔다.

 

퀀텀닷은 나노미터(nm, 1nm는 10억 분의 1m) 크기의 발광 소재로, 크기에 따라 내는 빛의 파장이 달라진다. 낮은 전력량으로도 획기적으로 화질을 개선할 수 있어 차세대 디스플레이 소재로 주목받고 있다.

 

기존 퀀텀닷 입자는 내부의 ‘발광층’과 외부의 반도체 ‘껍질층’으로 구성돼 있다. 빛을 내는 데는 발광층만으로 충분하지만 표면이 불안정해 안정성이 높은 껍질층으로 둘러싸는 구조다. 그러나 껍질층이 두꺼워질수록 높은 에너지가 발광층에 바로 전달돼 균열이 일어나기 쉽다. 이 때문에 점점 광효율이 떨어질 우려가 높은 것이 단점이었다.

 

연구팀은 발광층 내부에 껍질층과 동일한 물질로 만들어진 ‘씨앗 층’을 만든 뒤, 씨앗층위에 기존의 발광층과 껍질층을 쌓아 올리는 구조를 고안해 냈다. 씨앗층이 내부에 있으면 양 쪽에서 같은 힘이 가해져 발광층에 균열이 일어나지 않는다는 사실을 확인했다.

 

이렇게 제작한 퀀텀닷 입자는 액체 용액 상에서 100%에 가까운 발광효율을 보였다. 실제 디스플레이 제품과 비슷한 환경에서도 60%의 높은 효율을 나타냈다. 주변 온도를 200℃ 이상의 고온으로 올려도 안정적으로 작동했다.

 

배 연구원은 “이번에 개발된 퀀텀닷 소자는 안정성이 높고 효율이 뛰어나기 때문에 차세대 디스플레이와 바이오 센서 등에 폭넓게 활용될 것”이라며 “친환경 광소재와 차세대 디스플레이 개발에 박차를 가하겠다”고 말했다.

 

이 연구 결과는 화학 분야의 학술지인 ‘ACS Nano’ 10월 25일자에 발표됐다.

 

 

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