울산과학기술원(UNIST) 연구진이 선명한 색을 구현하는 광학재료인 페로브스카이트(Perovskite)로 유연성이 뛰어난 발광소자를 개발하는 데 성공했다.

18일 송명훈·김주영 신소재공학부 공동연구팀은 접을 수 있을 정도로 유연한 '페로브스카이트 발광소자(PeLED)'를 개발했다고 밝혔다.

PeLED는 화합물에 전류를 흘려 빛을 내는 반도체인 LED(Light Emitting Diode) 일종이다.

이 소자는 전기를 받아 빛을 내는 활성층으로 페로브스카이트 물질을 사용하는데, 전자이동도가 높고 색순도가 좋으며 색조절이 간편하다는 장점이 있다.

▲ 유연하고 반투명한 PeLED의 모습. 자유롭게 휘거나 비틀려도 성능을 유지한다.

그러나 금속 전극의 한계로 유연성이 낮고 불투명하다는 단점이 있었다.

연구진은 투명하고 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 곡률'에서도 발광 특성을 유지했다.

굽힘 곡률은 소자 성능이 유지되는 휘어짐 정도를 나타내는데, 2.5㎜는 절반으로 접어도 성능이 유지되는 수준이다.

김주영 교수는 "이번 연구로 PeLED 유연성을 향상하고, 유연성 소자를 더 정확하게 분석하는 것이 가능해졌다"면서 "이 기법을 페로브스카이트 연구에 적용해 PeLED 안정성과 성능을 개선할 계획"이라고 밝혔다.

송명훈 교수는 "페로브스카이트는 우수한 전기·광학적 성능 덕분에 최근 많이 연구되는 소재"라면서 "이번 연구로 투명성과 유연성에 대한 약점을 극복한 만큼 다양한 분야로 활용될 것"이라고 기대했다.

이번 연구는 나노분야 국제학술지 '나노 레터스'(Nano Letters) 온라인판에 게재됐다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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