- 이보람 교수 연구 성과 … ‘PeLED’ 효율·안정성 높인 결과 제시

부산 국립부경대학교 교수의 차세대 디스플레이 소재 연구가 세계 3대 과학저널인 <네이처(Nature)>에 실리며 주목받고 있다.

페로브스카이트 표면 리간드 처리 모식도

한국연구재단은 부경대 이보람 교수(물리학과)의 논문 ‘Ligand-engineered bandgap stability in mixed-halide perovskite LEDs’가 국제학술지 <네이처>에 게재됐다고 11일 밝혔다.

이 논문은 유기발광소자(OLED)에 이어 차세대 디스플레이로 떠오르고 있는 페로브스카이트 발광소자(PeLED)의 발광효율과 색 안정성을 크게 향상시킨 결과를 제시해 관심을 모으고 있다.

리간드 처리하지 않은 소자와 리간드 처리한 소자의 전계 발광 파장 안정성 그래프

높은 색 순도와 색 조절까지 용이한 소재로 초고선명 디스플레이의 조건을 갖춘 ‘금속 할라이드(유기-무기-할로겐 유형 화합물) 페로브스카이트’ 발광체가 주목받고 있지만, 색 안정성 확보가 문제였다.

적색과 청색을 얻기 위해서는 둘 이상의 할라이드를 혼합해야하는데, 외부자극에 의해 쉽게 분리돼 발광색이 바뀌는 현상이 발생한다.

이보람 교수 연구팀은 납(Pb)과 킬레이트 결합을 하는 두 종류의 리간드(배위화합물이나 착화합물에서 중심원자와 결합하고 있는 원자나 분자)를 페로브스카이트 나노결정에 처리해 나노결정에 존재하는 결함을 제거하는데 성공했다.

리간드 처리를 통해 표면결함을 제거한 페로브스카이트 나노결정은 표면결함이 존재하는 나노결정보다 1.5배 향상된 발광효율(광발광 양자효율)을 보였고, 나노결정을 발광소자에 적용했을 때 외부양자효율은 기존 4.1 %에서 20.3 %로 크게 향상되는 것으로 나타났다. 또 리간드를 처리한 페로브스카이트 나노 결정 발광소자는 소자 구동 시 일정한 발광 스펙트럼으로 높은 색 안정성을 보였다.

이보람 교수

이보람 교수는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 기초연구사업(신진연구) 등의 지원으로 이번 연구를 수행했다. 그는 “이번에 제시한 리간드 처리 방법이 태양전지, 트랜지스터 등에 쓰일 수 있는 다양한 금속 할라이드 페로브스카이트 소자의 효율 및 안정성 향상 연구에 기여할 것으로 기대한다.”라고 밝혔다.

한편 부경대는 자율창의학술연구비 제도를 도입하고, <네이처> 등 3대 과학저널에 실리는 단독 교신저자 논문에 포상금 1억 원을 지급하는 등 지원정책을 펴고 있다.

김준용 기자 jykim@kookje.co.kr