조용훈 카이스트 물리학과 교수팀, 국소 표면 플라즈몬 효과 활용

국내 연구진이 금속나노 배열 구조를 이용해 퀀텀닷(Quantum Dot) 발광다이오드(LED)의 효율을 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다. 이번 개발로 인해 차세대 디스플레이 기술이 진일보할 것이라는 기대가 커지고 있다.

조용훈 카이스트 물리학과 교수 연구팀은 금속 나노구조가 청색 LED의 빛을 받으며 발생하는 국소 표면 플라즈몬 효과를 이용해 효율을 극대화 시킬 수 있는 기술을 개발해냈다고 15일 밝혔다.

퀀텀닷(Quantum Dot) 디스플레이는 청색 LED를 광원으로 삼아 녹색과 적색 퀀텀닷을 ‘여기(勵起)’해 색을 변환하는 방식을 이용하고 있다.

‘여기’는 원자나 분자가 외부로부터 에너지를 흡수해 에너지가 더 높은 상태로 전이하는 현상을 말한다.

하지만 기존의 퀀텀닷 디스플레이는 발광 효율이 떨어지고 단가가 높다는 단점이 있다.

액체 상태인 퀀텀닷을 고체로 변화하기 위해 공기 중에 말리면서 효율이 떨어지고 많은 양의 퀀텀닷이 필요해 소자의 단가가 높아지기 때문이다.

연구팀은 국소 표면 플라즈몬 효과가 나타나는 금속 나노구조를 만들어 이 같은 단점을 극복했다. 국소 표면 플라즈몬 효과는 나노미터 사이즈의 작은 금속 구조가 빛을 받았을 때 표면에 일어나는 자유전자의 거동 현상으로 퀀텀닷의 발광 파장과 같을 경우 공명현상을 일으켜 발광 휘도를 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.

연구팀은 알루미늄과 은으로 이루어진 나노구조를 만들었다.

여기에 청색 LED를 여기 광원을 적용해 각각 녹색과 적색의 발광 휘도를 증가시키는 데 성공했다.

이를 이용해 특정 휘도를 얻기 위한 퀀텀닷의 양을 줄일 수 있어 퀀텀닷 디스플레이 소자의 단가를 낮출 수 있다고 연구팀은 설명했다.

조용훈 교수는 “앞으로 퀀텀닷 디스플레이에 금속 나노구조를 도입하는 기술이 적절히 도입된다면 소재에 필요한 퀀텀닷의 양을 줄이고 효율적인 색 변환을 통해 단가를 줄일 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.