국내 연구진, 순수 자외선 내보내는 고출력 ‘퀀텀닷 LED’ 개발

순수한 자외선을 쏘아보내는 고출력 ‘퀀텀닷(양자점) LED(발광다이오드)’ 가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
서울대학교 공과대학은 이창희 전기정보공학부 교수, 차국헌 화학생물공학부 교수, 이성훈 화학부 교수, 곽정훈 동아대학교 전자공학과 교수가 참여한 공동연구팀이 양자점의 핵을 정밀하게 만들고 성장시킴과 동시에 껍질 형성을 조절해 370mm 파장대의 순수한 자외선을 내보내는 양자점을 합성했다고 1일 밝혔다.
양자점은 차세대 디스플레이와 광원 소재로 주목 받고 있지만 그동안 합성기술의 한계와 LED의 양극과 음극 사이에 존재하는 높은 에너지 장벽으로 인해 개발에 어려움을 겪고 있었다. 특히 짧은 파장의 빛을 내는 짙은 청색이나 이보다 더 짧은 파장인 자외선을 내는 양자점은 ‘에너지갭’(전자가 존재하고 있는 가장 높은 에너지 수준에서부터 전자가 존재하지 않는 가장 낮은 에너지 수준 간의 차이)이 커서 전자를 주입하는 게 어려웠다.
공동 연구팀은 일반적인 양자점 LED의 양극과 음극을 뒤바꾼 역구조 다층박막소자 구조의 기능을 끌어올려 기존 기술의 한계를 극복했다. 이 방법으로 만들어진 양자점 LED는 순수한 자외선을 발광하면서 높은 출력의 성능을 나타낸다. 이는 금속산화물이나 유기재료를 쓴 기존의 다층박막형 자외선 발광소자에 비해 수십 배~수백 배 높은 성능을 더 낮은 전압으로 발휘할 수 있다.
연구팀의 이창희 서울대 교수는 “이번에 개발한 양자점 LED는 활용영역을 가시광선 밖의 파장으로 넓혔을 뿐만 아니라 낮은 출력과 높은 구동전압의 문제를 해결한 점에서 의미가 크다”며 “원하는 파장의 자외선만 방출할 수 있어 살균, 의료 분야에서 안전성을 높여 많은 활용이 가능할 것”이라고 말했다.
이번 연구결과는 나노과학 학술지인 ‘나노 레터즈(NANO Letters)’지에 게재됐고 미국화학회의 주간지 ‘케미컬 앤 엔지니어링 뉴스(Chemical & Engineering News)’ 5월 27일자에 보도됐다.
[안갑성 기자]