한양대·숙명여대, 차세대 청색 인광 발광다이오드 소자 개발… 세계 최초

고대 성당의 스테인드 글라스 기술이 디스플레이로

한국연구재단 지원, 지난 14일 국제학술지에 게재

왼쪽부터 김영훈 한양대 에너지공학과 교수, 권우성 숙명여대 화공생명공학부 교수, 이수환 한양대 에너지공학과 이수환 석·박통합과정생, 한채원 숙명여대 화공생명공학부 석사과정생 (사진=한양대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]문효민 인턴 기자 = 한양대는 김영훈 에너지공학과 교수팀과 권우성 숙명여대 화공생명공학부 교수팀은 차세대 청색 인광 발광다이오드 소자에 사용될 수 있는 유리 입자 기반 발광 물질을 개발했다고 27일 밝혔다.

이번 연구는 디스플레이 기술의 핵심인 전기 에너지를 활용해 다양한 색의 빛을 구현하는 기술의 발전을 의미하며 유리 입자 기반 발광체의 한계를 극복한 성과로 주목받고 있다.

디스플레이 기술은 우리 실생활에서 가장 밀접한 광학 응용 기술 중 하나로 전기 에너지를 사용해 다양한 색의 빛을 생성한다.

하지만 전기가 개발되기 전에는 빛을 구현하기 위해 다른 기술들이 사용됐는데 그 중 하나가 유리 입자를 이용한 스테인드 글라스 기술이다.

성당과 다양한 건축물에 사용된 스테인드 글라스는 최근에도 입체 조각 등 여러 분야에서 활용되고 있다.

하지만 유리 입자 기반 발광체는 전기 전도성이 없어 외부 광원의 색을 변환하거나 광발광 방식으로만 사용돼 왔다.

이로 인해 어두운 환경이나 특정 광원에서는 원하는 빛을 유도하기 어려운 한계가 있었다.

이러한 문제로 유리 입자 기반 발광체는 디스플레이 기술에 적용하기 어려웠다.

이번 연구를 통해 한양대와 숙명여대 연구팀은 새로운 유리 입자 기반 발광 물질을 개발해 세계 최초로 유리 입자 기반 자발광 발광다이오드를 구현하는 데 성공했다.

이 발광다이오드는 청색 빛을 발현하며 인광 메커니즘을 기반으로 해 청색 발광다이오드 문제를 해결할 수 있는 잠재적인 해결책을 제시했다.

연구팀은 발광체 합성 공정에서 아민 작용기를 추가해 삼중항 에너지 상태를 구현하고 유리 입자 매트릭스가 이를 안정화시켜 고휘도의 청색 인광 발광을 실현했다.

또한 유리 입자 기반 나노 발광체의 전도성 문제를 해결하기 위해 '양극성 호스트 물질'을 도입해 발광층의 전도도를 향상시켜 전계발광 다이오드를 성공적으로 제작했다.

김영훈 한양대 교수는 "이번 연구가 미래의 청색 디스플레이 시장에 큰 영향을 미칠 것"이라며 "청색 인광을 안정적으로 구현한 발광체와 발광 소자 구조를 통해 디스플레이 기술 발전에 기여할 수 있다"고 말했다.

한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구 'Long-Lived Room-Temperature Phosphorescence from Silica Nanoparticles with In situ Generated Carbonaceous Defects for Blue Organic Light-Emitting Diodes'는 국제 학술지인 'ACS Applied Materials&Interfaces(ACS 어플라이드 머티리얼즈 앤 인터페이시스)'에 지난 14일 게재됐다.

연구에는 김영훈 한양대 에너지공학과 교수와 권우성 숙명여대 화공생명공학부 교수가 교신저자로, 이수환 한양대 에너지공학과 석·박통합과정 학생과 한채원 숙명여대 화공생명공학부 석사과정 학생이 공동 제1 저자로 참여했다.


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