초실감 디스플레이 성능 개선… 양자점 발광소자 핵심 기술 개발

차세대 디스플레이로 주목받는 양자점 전계발광소자(QD-LED)의 성능을 획기적으로 개선할 핵심 소재 기술이 개발됐다. 성균관대학교 임재훈 교수 연구팀은 양자점 소자의 밝기와 안정성을 한층 끌어올릴 수 있는 무기 홀전달층을 개발했다고 밝혔다. 이 연구는 과학기술정통부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 소재 분야의 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 게재됐다.

양자점 전계발광소자, 초실감 디스플레이 가능성 제시
양자점 전계발광소자는 수 나노미터 수준의 양자점을 활용해 고도의 색 재현이 가능하며, 자발광 특성 덕분에 초실감 XR/VR 디스플레이, 산업용 고광량 디스플레이 등에 핵심 기술로 주목받고 있다. 하지만, 높은 광량을 요구하는 디스플레이 구현에는 현재의 유기 홀전달층이 열적 안정성이 부족해 한계가 있었다.

안정성과 효율 높인 새로운 무기 홀전달층 개발
연구팀은 산화니켈-산화마그네슘 합금 나노입자를 홀전달층으로 도입해 전무기 양자점 전계발광소자의 외부양자효율을 16.4%까지 높였다. 이를 통해 기존 유기 홀전달층의 낮은 전도도 문제를 해결하고 고안정성을 확보했다. 합성 과정에서 발생하는 니켈 공공이 광효율을 저해하는 문제를 해결하기 위해, 연구팀은 나노입자 표면에 수산화마그네슘 처리를 적용해 효율 저하를 억제했다.

초실감 디스플레이 구현 가능성 높여
이 연구 성과는 양자점 기반 초실감 디스플레이에 필수적인 고광량 전무기 소자의 상용화 가능성을 열었다는 평가를 받고 있다. 임재훈 교수는 “양자점 전계발광소자는 고휘도, 고해상도 초실감 디스플레이로 발전할 수 있는 핵심 기술”이라며 “추가 연구를 통해 안정성과 효율을 더욱 개선하고 초고해상도 화소 기술을 확보할 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구는 전무기 발광소자와 초실감 디스플레이 분야의 기술적 한계를 극복할 가능성을 제시했으며, 향후 디스플레이, 태양전지, 뉴로모픽 소자 등 다양한 광전자 소자로의 응용이 기대된다.