IBS, 양자점 디스플레이 효율 높일 방법 제시

[충청뉴스 이성현 기자] 기초과학연구원(IBS)은 조민행 분자 분광학 및 동력학 연구단장 연구팀이 양자점 디스플레이(QLED) 등 양자점(퀀텀닷)을 활용하는 광전소자의 발광효율을 향상시킬 수 있는 새로운 방법을 제시했다고 5일 밝혔다.

양자점은 지름이 수 나노미터(nm) 수준인 반도체 입자로 크기에 따라 다른 주파수의 빛을 방출하는 등 독특한 광학적 성질을 지녀 QLED 등 다양한 광전소자로 응용되고 있다.

연구진은 크기 100nm 이하의 박막으로 만들어진 양자점을 메타물질 나노구조 위에 제작해 두 개의 엑시톤이 상호작용해 발생하는 오제 재결합 현상을 탐구했다.

이 과정에서 수 피코 초(ps‧1조 분의 1초) 수준의 매우 짧은 시간에 일어나는 오제 재결합 현상을 관측했는데, 나노구조로 인해 오제 재결합 현상이 억제된다는 것을 발견했다.

이와 함께 연구진은 나노구조가 오제 재결합 현상을 억제하는 메커니즘도 규명했다. 오제 재결합은 전이 쌍극자 모멘트 값이 클수록 활발히 일어나고, 쌍극자 근처에 금속이 존재할 경우 영상 쌍극자가 생긴다.

연구진은 나노구조에 의해 형성된 영상 쌍극자가 양자점의 전이 쌍극자 모멘트와 상호작용을 통해 전체 전이 쌍극자 모멘트의 크기를 감소시키고, 그 결과 오제 재결합을 억제한다고 설명했다.

조민행 단장은 “양자점 내부에서 빈번히 발생하는 오제 재결합 현상을 나노구조를 통해 제어할 수 있음을 최초로 증명했다”며 “외부 구조를 도입해 비(非)복사과정 중 하나인 오제 재결합을 억제 할 수 있어 광전소자의 효율 향상에 기여할 것”이라고 밝혔다.