UNIST·고려대 연구진, 고효율·고순도
청색 발광 페로브스카이트 LED 개발
소자 내 물질 교체로 발광 효율 3배


UNIST 송명훈·곽상규 교수팀과 고려대학교 우한영 교수 연구팀이 공동으로 청색광을 발산하는 ‘페로브스카이트 발광소자(Perovskite LEDs, 이하 PeLED)’를 개발했다고 13일 밝혔다. 연구팀이 개발한 페로브스카이트 발광소자는 청색광을 만드는 효율이 기존 대비 3배 이상이며 색 순도가 높아 또렷한 푸른색 구현이 가능하다. PeLED는 다른 발광 소재들에 비해 생산 단가가 낮고 자연에 가까운 천연색을 구현할 수 있어 차세대 디스플레이 소재로 크게 주목받고 있다. 페로브스카이트는 이온을 품고 그 이온 종류를 바꿔 여러 가지 색상을 만든다.

하지만 기존에 청색 PeLED는 전기에너지를 빛으로 바꾸는 효율이 10%밖에 되지 않아 전력소모가 빨강이나 녹색의 절반에도 못 미쳤다. 또 청색 PeLED를 구현하기 위해 첨가하는 이온 때문에 색 순도가 시간이 지남에 따라 떨어지는 것도 문제였다.

그래서 연구진은 발광 소자 내에서 페로브스카이트와 인접한 ‘정공수송층’ 물질을 바꿔 제작해 공정이 간단해졌다. 새롭게 합성한 유기물을 정공 수송층로 사용해 기존 발광소자 대비 3~4배 정도 효율이 향상됐고 ‘전계발광 스펙트럼’도 크게 안정되어 문제 해결과 경제성 두 가지를 모두 가져갔다.

송명훈 교수는 “PeLED는 6년이라는 짧은 시간 동안 OLED (Organic LED) 수준의 효율을 구현했지만, 청색광 효율이 10% 수준 이었다”며 “이번 연구를 통해 소자 효율과 색 순도 문제가 동시에 개선돼 상용화를 앞당길 수 있을 것”이라고 기대했다.

한편, 이번 연구결과는 나노 분야의 세계적 권위지인 ‘에이시에스 나노(ACS Nano)’에 9월 10일자로 공개됐다.