고려대 연구팀, 차세대 ‘페로브스카이트 LED’ 수명 개선 기술 개발

[이데일리 김응열 기자] 고려대는 화공생명공학과의 임상혁 교수 연구팀이 ‘구조 이성질체’ 분자와 ‘건식 전사공정’을 결합해 페로브스카이트 발광다이오드(LED) 내 결함을 정밀하게 제어하고 전하 이동 균형과 안정성을 높이는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

(왼쪽부터)고려대 임상혁 교수(교신저자), 박진경 연구교수(제1저자), 허진혁 연구교수(제1저자), 중국 텐진대의 페이 장(Fei Zhang) 교수(교신저자). (사진=고려대)

페로브스카이트는 전기적·광학적 특성이 우수한 결정 구조다. 열과 화학적 안정성이 높으며 이를 활용한 LED는 차세대 디스플레이 소자로 주목받고 있다.

다만 LED 수명을 늘리기 위해 진행하는 ‘용액 공정’에서 박막이 손상되기 쉬워 안정성과 효율이 떨어지는 한계가 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 구조는 유사하지만 배열이 다른 두 종류의 ‘구조 이성질체’ 분자를 활용했다. 이 분자들을 LED 위·아래면에 배치해 전자의 흐름을 방해하는 요인을 제어했다. 또 기존 용액 공정에서 생기던 용매 유도 결함도 억제했다.

그 결과 연구팀은 페로브스카이트 LED의 발광 효율과 내구성을 개선하고 수명을 기존 대비 약 10배 늘리는 데 성공했다.

임상혁 교수는 “서로 다른 계면의 특성에 맞춰 분자를 정밀 제어해 그간 한계로 지적된 결함 문제를 근본적으로 해결했다”며 “향후 고효율·고내구성 디스플레이를 비롯해 다양한 전자소자 개발에 응용할 수 있을 것”이라고 말했다.