이현호 교수(전자공학) 연구팀, 용액공정만을 사용한 고효율 상부발광 양자점 발광다이오드 개발

 

- 계면 엔지니어링 통한 고효율 양극-정공 주입층 개발 -

- 공진조건 최적화로 발광효율 극대화 및 색순도 개선 -

  광운대학교 이현호 교수(전자공학) 연구팀과 숙명여대 이현구 교수 연구팀은 폴리에틸렌이민(Polyethylenimine) 계면층 삽입을 통해 용액공정만으로 친환경 상부발광(top-emitting) 양자점 발광다이오드를 제작하는데 성공했다. 차세대 디스플레이 소자로 각광받고 있는 양자점 발광다이오드는 좁은 반치폭에 의한 높은　색순도와　용액공정의 용이성　등 많은 장점으로 최근 다방면에서 연구되고 있다. 특히 양자점 발광 다이오드에 상부발광구조를 적용해 소자의 발광효율과 색순도를 개선하는 연구가 활발하다. 상부발광구조는 빛을 유리기판이 아닌 반투명한 상부전극 방향으로 내보내는 구조로, 이때 반투명한 상부전극은 빠져나가는 빛 중 일부를 반사해 소자 내부에서 보강 및 상쇄 간섭현상을 일으키는데 이 공진현상을 최적화하면 소자의 휘도와 색순도를 큰 폭으로 향상시킬 수 있다. 하지만 상부발광구조의 가장 하단에 위치한 두꺼운 금속전극 위로는 제한적인 물질에 대한 용액공정만 가능하기에, 대다수 연구는 진공증착을 통한 역구조(Inverted structure)를 기반으로 상부발광 양자점 발광다이오드를 제작하고 있다. 이 방법은 양자점 발광다이오드의 장점인 용액공정의 용이성을 저해하므로 이를 극복하는 게　상용화를　위해　필수적인　요소로 평가받고 있다． 광운대학교 전자공학과 이현호 교수와 석사과정 전영우 학생은 하부전극 위에 폴리에틸렌이민(Polyethylenimine) 계면층을 적층하고 도핑된 정공주입층을 동적 스핀코팅 기법(Dynamic spin-coating)을 통해 용액공정만으로 상부발광 양자점 발광다이오드를 제작한 연구결과를 보고했다. 연구팀은 또 광학시뮬레이션 결과를 기반으로 소자 내부의 공진현상이 최적화될 수 있도록 공진거리(Cavity length)를 조절했으며, 이를 통해 만들어진 상부발광 양자점 발광다이오드는 28.04 cd A-1의 높은 전류효율과 36nm의 좁은 반치폭을 보였다. 이는 기존보다 8nm 가량 개선된 반치폭이며, 전류효율은 3배 이상 향상돼 현재까지 보고된 친환경 양자점 발광다이오드 중 최고 수준이다. 이번　연구는　한국연구재단과 정보통신기획평가원의 지원으로　수행됐으며　연구결과는　전자소자　및　재료과학분야　저명 학술지　와일리（WILEY) 출판의　‘Advanced Electronic Materials（IF:6.2)’에　게재됐다. https://doi.org/10.1002/aelm.202400195  

(사진 왼쪽부터)광운대 전자공학과 이현호 교수, 제1저자 광운대 전자공학과 석사과정 전영우 학생, 숙명여대 이현구 교수

 

용액공정만으로 만들어진 양자점 상부발광다이오드의 구조와 효율

  출처 : 광운대학교 최신연구성과 (kw.ac.kr)