광운대 이현호교수팀, 전하주입 최적화를 통한 고효율 양자점 발광다이오드 개발

중앙일보

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광운대 이현호 교수 연구팀（전자공학과）은 마그네슘 도핑된 ZnO 나노입자를 이용한 전자 주입 억제 방법을 제시하여 양자점 기술을 이용한 친환경 고효율 발광 다이오드(InP QLED)의 성능 개선에 성공했으며, 최대 외부 양자 효율(EQE) 9.6%와 작동 수명의 증가를 보고했다.

차세대 디스플레이 소자로 불리는 양자점을 이용한 양자점 발광 다이오드는 높은 색순도, 저렴한 공정 비용을 기반으로 연구되고 있다. 하지만 과도한 전자 주입에 따른 발광 효율 감소, 구동 수명 감소 등은 양자점 발광다이오드의 성공적인 상업화를 위해 해결해야 할 필수적인 요소들이다. 이를 위해, 전자 주입 특성을 개선하고 구동 수명을 연장하기 위한 기술 개발이 필수적이다.

본 연구에서는 마그네슘 도핑 ZnO 나노입자(ZMO NPs)의 합성과정 용액 패시베이션을 통해 수소 기반 결합을 전기적으로 안정한 상태로 대체하여 InP 양자점 층으로의 과도한 전자 주입을 저해함과 동시에 exciton quenching site를 억제했다. 이를 통해 개선된 ZMO NP 기반 InP QLED는 최대 외부 양자 효율(EQE) 9.6%와 작동 수명의 큰 향상을 보였다. 연구팀은 개발한 마그네슘 도핑된 ZnO 나노입자를 이용한 전자 주입 억제 방법이 전하 불균형이 문제가 되는 전자 소자 분야에서 유용하게 활용되길 기대한다.

이번 연구는 한국연구재단 기본연구 (NRF-2022R1F1A1066526) 및 대학중점연구소지원 (2018R1A6A1A03025242)의 지원을 받아 수행되었고, 연구 결과는 세계 최고의 광학 소자 및 소재 전문 저널인 와일리 (WILEY) 출판의 Advanced Optical Materials (IF:10.05)에 게재되었다.

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