삼성전자 연구진이 양자점(Quantum Dot) 발광다이오드(LED)의 효율을 획기적으로 높이고 대면적화할 수 있는 기술을 개발，4인치 QVGA급(해상도 320×240) 디스플레이 제작에 성공했다.

삼성종합기술원의 김종민 박사 연구팀은 화학적 합성 공정으로 빛을 내는 양자점 박막층을 만들고 이 박막층 위에 양자점들을 이어주는 가교(Crosslinking) 기술을 적용，효율을 10배 이상 높이고 대면적 디스플레이를 제작할 수 있는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

이 연구 결과는 기존 양자점 LED 제작 방식의 낮은 효율과 고비용，대면적화의 한계를 극복할 수 있는 가능성을 제시한 것으로 '네이처 포토닉스(Nature Photonics)' 인터넷판(25일자)에 게재됐다.

양자점은 전자를 가둬놓을 수 있는 반도체 결정이 수나노미터(㎚=10억분의 1ｍ) 크기의 구 형태를 띠는 나노 소재로 뛰어난 색순도와 높은 양자효율，용이한 파장 제어 등으로 차세대 광소자 후보로 기대를 모으고 있다. 그러나 양자점을 이용한 발광소자는 낮은 효율과 고비용，신뢰성，대면적화의 어려움 등으로 상용화 가능성이 낮은 것으로 평가돼 왔다.

연구팀은 이번 연구에서 빛을 내는 양자점 박막층 위에 양자점들을 이어주는 가교기술을 적용，발광효율을 10배 이상 높였다. 또 액상공정으로 발광소자의 모든층을 인쇄 방식으로 구현，대면적 디스플레이를 저비용으로 구현할 수 있게 했다.

이들은 발광층인 양자점 박막층의 가교 연결로 박막 자체의 물리적인 특성이 변해 전하 주입 에너지 장벽이 낮아짐으로써 효율적 발광이 가능하고 전하수송층에 기존 유기재료 대신 무기재료를 써 전기적 성능과 신뢰성도 크게 높였다고 설명했다.

연구진은 이 기술로 휴대폰과 PDA，휴대용 게임기 등에 널리 사용되는 4인치 QVGA 디스플레이를 제작하는 데도 성공했다.

연구원 관계자는 "가교기술을 이용한 양자점 에너지 제어 연구는 양자점의 응용성을 크게 높여 향후 새로운 양자점 소자 개발의 돌파구를 열었다는 데 의미가 있다"며 "저소비전력，저가격，대화면 디스플레이부터 조명，태양전지，센서 등 다양한 소자에 적용돼 성능 향상에 크게 기여할 것"이라고 말했다.

황경남 기자 knhwang@hankyung.com