▲ 접을 수 있는 PeLED를 개발한 UNIST 연구진 (왼쪽부터) 김주영 교수, 이상윤 연구원, 송명훈 교수, 김시훈 박사. (UNIST 제공)  
 
   
 
  ▲ 다양한 변형 상태에서도 안정적인 반투명 유연 페로브스카이트 발광소자(PeLED) 이미지. (UNIST 제공)  
 

울산과학기술원(UNIST) 연구진이 선명한 색을 구현하는 광학재료인 ‘페로브스카이트(Perovskite)로 유연성이 뛰어난 발광소자를 개발하는 데 성공했다.
UNIST 신소재공학부 송명훈·김주영 교수 공동연구팀은 접을 수 있을 정도로 유연한 ‘페로브스카이트 발광소자(PeLED)’를 개발했다고 17일 밝혔다.
PeLED는 화합물에 전류를 흘려 빛을 내는 반도체인 LED(Light Emitting Diode)의 일종이다. 이 소자는 전기를 받아 빛을 내는 활성층으로 페로브스카이트 물질을 사용하는데, 전자이동도가 높고 색순도가 좋으며, 색조절도 간편하다는 장점이 있다.
그러나 기존 PeLED는 금속전극의 한계로 유연성이 낮고 불투명하다는 단점이 있었다.
연구진은 전극으로 불투명하고 유연한 ‘은 나노와이어(Siver Nanowire)’와 전도성 고분자를 활용했다. 또 고분자 전해질을 도입해 전자가 더 잘 이동할 수 있도록 도우면서 소자 성능을 높였다.
그 결과 새로운 PeLED는 기존보다 투명도가 50% 수준(반투명)으로 높아졌고, 2.5㎜ 굽힘 곡률에서도 발광 특성을 유지했다. 굽힘 곡률이란 소자 성능이 유지되는 휘어짐 정도를 나타내는데, 숫자가 작을수록 유연하다는 의미다. 2.5㎜는 절반으로 접어도 성능이 유지되는 정도이다.
이번 연구는 PeLED의 기계적 물성을 구체적으로 측정한 기법으로도 눈길을 끌고 있다. 제조공정과 동일한 방법으로 제작된 구성 재료를 미세하게 잡아당기거나 누르면서 기계적 특성을 분석한 것인데, 기존 전체 소자를 반복적으로 굽혀 나타나는 효유 변화로 유연성을 측정하던 방식보다 훨씬 구체적인 기법으로 평가받고 있다.
김주영 교수는 “이번 연구로 PeLED 유연성을 높이고, 유연성 소자를 더 정확하게 분석하는 게 가능해졌다”면서 “이 기법을 다양한 조성의 페로브스카이트 연구에 적용해 PeLED의 안정성과 성능을 높일 계획”이라고 밝혔다.
송명훈 교수는 “페로브스카이트는 우수한 전기·광학적 성능 덕분에 최근 많이 연구되는 소재”라며 “이번 연구로 투명성과 유연성에 대한 약점을 극복한 만큼 다양한 분야로 활용될 것”이라고 말했다.
이 연구결과는 나노분야의 국제학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 온라인판에 게재됐다.
연구 지원은 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업, 전략구조소재 신공정 설계연구센터와 멀티스케일에너지시스템연구단, UNIST-(주)삼성디스플레이 OLED 연구센터 등을 통해 이뤄졌다.

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