아주대 연구팀, 고효율에 안정성 높은 차세대 디스플레이 소재 개발
아주대 연구팀, 고효율에 안정성 높은 차세대 디스플레이 소재 개발
  • 임지연 기자
  • 승인 2018.08.22 10:33
  • 댓글 0
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페로브스카이트 구조 불안정성 획기적으로 개선

[대학저널 임지연 기자] 아주대학교(총장 박형주) 김상욱 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과)가 페로브스카이트를 활용해 디스플레이 소재 및 필름을 개발했다.

해당 연구 성과는 소재 분야 저명 학술지인 <어드밴스드 옵티컬 머테리얼즈(Advanced Optical Materials)> 최근호의 표지 논문(Front Cover)으로 선정됐다. 논문 제목은 ‘높은 안정성과 넓은 색 영역을 갖는 혼합 양이온 CsxRb1-xPbX3 페로브스카이트 양자점 및 필름 개발(Development of Mixed-Cation CsxRb1–xPbX3 Perovskite Quantum Dots and Their Full- Color Film with High Stability and Wide Color Gamut)’이다. 김상욱 아주대 교수와 홍기하 한밭대 교수(신소재공학과), 임상혁 고려대 교수(화공생명공학부)가 함께 참여했으며, 아주대 대학원 박사과정에 재학 중인 백승민·김성훈 씨가 공동 제1저자로, 석사과정 노재영 씨가 제2저자로 참여했다.

페로브스카이트는 압력이 가해질 때 전기를 발생시키는 압전소재로, 최근 실리콘을 대체할 수 있는 태양전지 소재로 주목받고 있다. 하지만 기존의 페로브스카이트 양자점은 빛과 열, 수분에 매우 취약해 소자화(application)하는 데 한계를 보여 왔다.

이에 김상욱 교수 연구팀은 안정성을 높이기 위해 페로브스카이트의 구조에 변화를 줬다. 무기 발광 페로브스카이트 구조(CsPbX3)에서 세슘(Cs) 이온보다 크기가 작은 루비듐(Rb) 이온을 세슘과 함께 사용함으로써 혼합 무기 페로브스카이트 구조를 만든 것.

연구팀은 이 구조의 물성을 측정해 우수한 양자 효율(파랑: 86%, 녹색: 93%)을 확인했다. 더불어 빛과 열에 대한 안정성 역시 기존 소재 대비 높은 것으로 증명됐다. 이와 함께 광학적 성능이 뛰어나고 수분 투과율이 극히 적은 고분자 재료(cyclic olefin copolymer, COC)를 필름 소재로 도입, 물속에서도 안전한 디스플레이 필름을 제작하는 데 성공했다.

연구진은 “세슘과 루비듐을 혼합함으로써 페로브스카이트 구조의 불안정성이 획기적으로 개선됐다”며 “페로브스카이트의 상업화에 한걸음 더 다가설 수 있게 됐다”고 설명했다.

이번 연구는 한국연구재단 나노소재기술개발사업 및 기초연구사업의 지원을 받아 이뤄졌다.


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