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| 금속 나노구조가 있을 경우와 없을 경우의 발광 세기 차이를 보인 스펙트럼.(사진제공=한국과학기술원) |
한국과학기술원(KAIST)은 조용훈 물리학과 교수 연구팀이 금속나노 배열 구조를 이용해 퀀텀닷(나노미터 단위 크기의 반도체 결정체) 발광다이오드(LED)의 효율을 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.
연구팀은 금속 나노구조가 청색 LED의 빛을 받으며 발생하는 국소 표면 플라즈몬 효과를 이용, 퀀텀닷의 발광효율을 증가시켰다.
또 발광 휘도를 높일 수 있는 LED 구조를 이론적으로 제시, 구현하는 데 성공했다.
이 구조는 기본 청색 LED를 여기(광자 에너지가 분자로 옮아가 높은 에너지상태로 방출되는 상태) 광원으로 이용, 알루미늄 금속 나노구조와 녹색 퀀텀닷을 여기해 녹색 발광 휘도를 증가시키고, 은 금속 나노구조와 적색 퀀텀닷을 여기해 적색 발광 휘도를 증가시키는 방식이다.
이는 금속 나노구조를 통해 특정 휘도를 얻기 위해 필요한 퀀텀닷의 양을 많이 줄일 수 있고 소재의 단가를 낮출 수 있다.
이번 연구는 소재의 구조를 이론적으로 모델링해 목적에 따라 금속 나노구조를 간단하게 새로 디자인해 조절할 수 있을 전망이다.
조 교수는 "향후 퀀텀닷 디스플레이에 금속 나노구조를 도입하는 기술이 적절히 도입된다면 소재에 필요한 퀀텀닷의 양을 줄일 수 있을 것"이라며 "또 효율적인 색 변환을 통해 단가를 줄일 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.
한편 이번 연구는 나노과학 분야 국제 학술지 '스몰(Small)'에 지난 해 12월 27일자 표지 논문에 선정, 한국연구재단의 중견연구자 지원사업과 KAIST 기후변화연구 허브사업의 지원을 받아 수행됐다.
