기존 기술의 한계를 극복한 비카드뮴 양자점 합성 핵심 기술 개발
기존 기술의 한계를 극복한 비카드뮴 양자점 합성 핵심 기술 개발
  • 이웃집과학자
  • 승인 2021.07.27 00:10
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DGIST(총장 국양) 에너지공학과 이종수 교수 연구팀은 높은 색재현율을 갖는 녹색발광 비카드뮴 양자점 합성기술을 개발했습니다. 이번에 개발된 양자점 소재는 차세대 디스플레이를 포함한 AR/VR  등 다양한 광전소자에 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다

 

양자점(Quantum Dot)은 머리카락 굵기의 수만 분의 1에 불과한 초미세 나노 크기 반도체 나노입자입니다. 특히 자연색을 그대로 재현할 만큼 높은 색 재현력을 갖고 있어 초고화질 디스플레이에 적용되는 HDR(High Dynamic Range) 기술에 최적화된 소재죠. 여기에 다른 발광체보다 색 순도와 광 안정성이 높아, 차세대 디스플레이를 포함한 다양한 광전소자 분야에서 꿈의 신소재로 각광받고 있습니다. 이 때, 양자점의 발광파장의 반치폭이 좁을수록 높은 색 재현력를 갖게 되는데, 현재까지는 녹색발광 비카드뮴 양자점의 발광피크 반치폭1은 35nm가 한계였습니다.

 

이종수 교수팀은 승온법2을 이용, InP계 양자점 합성공정을 최적화 했으며, 염화아연(ZnCl2)과 옥타놀(1-Octanol)을 이용해 양자점 표면의 안정화 처리를 진행해 양자점 발광파장의 반치폭을 33nm이하로 줄이는데 성공했습니다. 또한 양자효율 80%이상 달성과 더불어 기존 양자점과 동일한 수준의 안정성 확보에도 성공하며 양자점을 정제하는 과정에서 발생하던 양자효율 손실 및 안정화 감소의 문제도 해결했습니다.

고색순도를 가지는 인듐포스파이드(InP)코어/쉘 양자점 합성. 양자점 합성공정 및 정제에 따른 양자효율 및 발광파장 반치폭 변화, 균일한 사이즈를 가지는 양자점의 분리 및 반응부산물을 제거하기 위해 필수적인 정제과정에서 양자점의 광물성 특성에 미치는 솔벤트의 중요성. 출처 : DGIST
고색순도를 가지는 인듐포스파이드(InP)코어/쉘 양자점 합성. 양자점 합성공정 및 정제에 따른 양자효율 및 발광파장 반치폭 변화, 균일한 사이즈를 가지는 양자점의 분리 및 반응부산물을 제거하기 위해 필수적인 정제과정에서 양자점의 광물성 특성에 미치는 솔벤트의 중요성. 출처 : DGIST

DGIST 에너지공학전공 이종수 교수는 “이번 연구는 비카드뮴계 양자점의 한계로 알려진 30nm 이하의 발광피크 반치폭이 가능하다는것을 증명한 연구”라며 “향후 후속 연구를 통해 30nm이하의 발광 반치폭과 함께 100%에 근접하는 양자효율을 갖는 친환경 양자점 개발을 진행해 차세대 디스플레이 및 관련 산업분야에 기여하고자 한다”고 말했습니다.

 

이번 결과는 재료화학분야의 최고 권위있는 학회지중의 하나인 재료화학(Chemistry of Materials)에 5월 28일(금) 지면에 게재됐습니다.

논문명 : Importance of Surface Functionalization and Purification for Narrow FWHM and Bright Green-Emitting InP Core–Multishell Quantum Dots via a Two-Step Growth Process

 

[1]  반치폭(Full Width at Half-Maximum): 발광스펙트럼상의 최고 발광강도의 절반에 해당하는 발광 강도 값을 갖는 파장간의 차이. 반치폭이 낮을수록 고색순도 구현을 의미함

[2]  승온법(Heat-up Process): 균일한 나노입자를 대량생산하는데 쓰이는 합성법. 온도를 서서히 올려 합성을 진행함

 


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