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'나노양자점'에 해당되는 글 1

  1. 2011.01.20 고품질 고효율 LED 기술 세계 최초 개발

반도체 양자점을 형광체로 이용해 고품질 LED를 만드는 원천기술을 국내 연구진이 세계 최초로 개발했습니다.

반도체 양자점(Quantum Dot)은 지름이 2~10 ㎚ 크기인 반도체 결정으로, 화학적 합성 공정을 통해 만들어지는 것으로 같은 성분임에도 크기가 바뀌면 색깔이 바뀌는 특징이 있습니다.

LED와 OLED, 태양전지, 바이오 표시자, 바이오센서, 위조방지 인쇄 등의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있습니다.

한창수 박사

한국기계연구원 나노역학연구실 한창수 박사팀은 다중껍질 양자점이 포함된 복합체에 UV를 쬐어 양자점의 발광효율을 2배로 높이는 데 성공, 적은 양의 양자점만으로 고품질의 LED를 구현했습니다.

이번 기술 개발로 자연색의 70% 수준인 기존 LED의 색 선명도가 91%까지 높아졌습니다.

또 기존에는 미세한 색 표현이 어려워 제작 과정에서 불량 LED가 많이 생산됐으나 양자점을 이용하면 미세 색조절이 가능해 불량률도 낮출 수 있게 됐습니다.
  
반도체 양자점에 대한 국내외의 연구는 아직 초기단계에 있으며, 양자점 복합체를 자외선 처리를 통해 고효율의 형광 복합체로 제조한 것은 이번이 처음입니다.

현재까지 개발된 양자점 활용 LED 제작 기술은 많은 양의 양자점이나 광안정성이 떨어지는 단일껍질 양자점을 주로 활용했습니다.

낮은 광안정성은 실용화에도 어려움을 줬습니다.

그런데 이번 기술 개발로 양자점을 기존의 절반만 사용해도 목표 성능을 얻을 수 있게 됐습니다.
 

(a) 양자점 형광체를 이용한 고품질 LED 개략도 (b) 제조된 LED 사진 (c) 구동된 LED의 White Color 발광 결과 (CRI: 91, Color Temp: 4805 K)


이에 따라 LED를 포함해 향후 양자점이 포함된 모든 복합소재 이용 제품군의 성능을 극대화하고, 상용화를 앞당기는데 크게 기여할 것으로 보입니다.

UV를 조사하기 전과 후의 폴리머 안에서의 양자점 분포 (투과전자현미경 사진)모서리 그림은 양자점 복합체의 UV 조사 전후의 발광 사진


이 기술은 현재 국내 특허를 출원했고, 국제특허 출원도 앞두고 있습니다.

또 이번 연구결과는 재료 분야의 권위 있는 저널인 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)' 온라인판에 게재됐습니다.

이번 연구는 지식경제부 산업원천 연구개발사업인 '나노양자점 형광체 기반 차세대 LED 모듈 개발사업'을 통해 이뤄졌고, 기업으로는 탑엔지니어링이 참여했습니다.

 양자점 복합체의 UV 조사를 통한 발광효율 향상

반도체 양자점(NQD; Semiconducting Quantum Dot)
: 원자가 10,000~1000,000 정도로 이루어진 Dot형태의 물질 (2~10nm)로 마치 원자 하나의 물리적 특성과 유사한 성질을 가지고 있으며, 광의 흡수 및 발광효율이 매우 높아 광학 분야에서 최근 가장 각광받고 있는 나노 크기의 신소재이다. 같은 성분임에도 크기만 바꾸면 아래와 같이 발광하는 파장이 달라져 다른 색의 빛을 발광하는 특징이 있다.

posted by 글쓴이 과학이야기

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