인하대학교 신소재공학과 이정환 교수 연구팀이 최근 디스플레이 성능을 높일 수 있는 새로운 전자 주입 소재를 개발했다고 15일 밝혔다.
이번 연구는 유기발광다이오드(OLED)와 같은 디스플레이에서 전자의 흐름을 더 효율적으로 만들어주는 기술로, 기존보다 성능을 높이고 적용 범위도 넓힐 수 있는 것이 특징이다.
디스플레이 소자는 전자가 얼마나 원활하게 이동하느냐에 따라 밝기와 효율이 결정된다. 특히 전극에서 빛을 내는 층으로 전자를 전달하는 ‘전자주입층(EIL)’은 소자의 성능을 좌우하는 핵심 요소다.
지금까지 가장 널리 사용된 소재는 불화리튬(LiF)이다. 하지만 특정 전극과만 잘 맞는 특성이 있어 다양한 구조에 적용하기 어렵다는 한계가 있었다. 특히 은(Ag)과 같은 소재와는 호환성이 낮아 활용 범위가 제한적이었다.
연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 새로운 비납계 페로브스카이트 소재(RbYbI3)를 개발했다. 이 소재는 인체와 환경에 유해한 납을 사용하지 않으면서도 전자의 흐름을 효율적으로 돕는 게 특징이다.
특히 이번 기술은 기존 디스플레이 생산 공정과 동일한 ‘진공 증착 방식’으로 제작할 수 있어 별도의 공정 변경 없이도 바로 적용이 가능하다. 이는 산업 현장에서 활용 가능성이 높다는 의미다.
새롭게 개발된 소재는 전자가 이동할 때 생기는 ‘장벽’을 낮춰주는 역할을 한다. 그 결과 다양한 유기 반도체 재료에서도 전자가 보다 쉽게 이동할 수 있는 환경을 만든다.
실험 결과, 이 소재는 기존 소재보다 더 큰 전위 변화를 유도해 전자 주입 성능을 향상시키는 것으로 나타났다. 또한 계산 분석을 통해서도 이러한 효과가 과학적으로 검증됐다.
이번 연구 성과는 재료과학 분야 세계적 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials, IF=26.8, JCR 상위 <２％)’에 게재됐다. 이정환 인하대 교수와 김범수 한국화학연구원 박사가 공동 교신저자로 참여했다. 아마르자(Amarja S. Katware) 인하대 박사과정 학생이 제1저자로 연구를 수행했고, 임진오 한국화학연구원의 박사가 계산 분석을 진행했다.
이정환 인하대 신소재공학과 교수는 “기존 소재의 한계를 극복하면서도 실제 공정에 바로 적용할 수 있는 기술을 개발했다”며 “차세대 디스플레이 성능을 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다”고 말했다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 산하 한국연구재단(NRF)의 디지털연구혁신 선도기관 육성사업과 중견연구 지원을 받아 진행됐다.
헬로티 이동재 기자 |
