울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부의 김진영 교수팀이 페로브스카이트 나노 입자 속 원소를 바꿔 발광 스펙트럼을 자유롭게 조절하는 기술을 개발했다.

용액에 녹여 원소를 바꾸는 간단한 방법으로 빨강, 파랑, 초록의 빛을 만드는 게 핵심으로, 이 기술을 LED에 적용하면 기존보다 훨씬 깨끗한 화면을 얻을 수 있다.

연구진에 따르면 페로브스카이트는 금속과 할로겐 원소를 품고 있는 특별한 구조의 반도체 물질이다.

이 물질을 적용한 태양전지는 태양빛을 전기로 바꾸는 광전효율이 높아 차세대 태양전지 후보로 손꼽힌다. 이 물질은 또 전기를 빛으로 바꾸는 발광효율도 높아 발광소자로도 주목받고 있다.

페로브스카이트 나노 입자는 나노미터(㎚) 수준으로 미세한 페로브스카이트 물질인데, 내부 할로겐 원소에 따라 다른 색깔을 발산한다. 요오드가 많으면 빨강색, 브롬이 많으면 초록색, 염소가 많으면 파랑색을 발광하는 식이다.

김 교수 팀은 고체 페로브스카이트에서 원소를 바꾸려던 기존 기술에 비해 안정적이라며 페로브스카이트 물질에서 원소 조성을 바꾸는 분야에 다양하게 응용 가능해 태양전지 등의 성능도 향상시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다.

김진영 교수는 “용액 공정으로 원소를 치환하는 기술은 간단하고 저렴할 뿐 아니라 향후 대량생산 방식에서도 적합하다”며 “페로브스카이트의 광학적․전기적 성질을 손쉽게 조절하는 이번 기술은 페로브스카이트 소재 전반이 상업화로 나아가는 데 핵심적 기술로 자리매김할 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 세계적 권위의 학술지 셀(Cell)의 자매지인 ‘줄(Joule)’ 지난 8일자 온라인판에 게재됐다.