- DGIST, 발광층 내부에 전극 삽입시켜 고휘도 발광 구현

인플레인 전계발광소자의 개략도 및 발광양상.[DGIST 제공]
인플레인 전계발광소자의 개략도 및 발광양상.[DGIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지융합연구부 정순문 박사 연구팀은 새로운 개념의 전계 및 기계발광을 동시에 발생시키는 소자 구조를 개발했다. 이를 통해 기존 방식의 한계점을 극복한 고휘도, 저비용, 신축성 발광소자 제작이 가능해질 전망이다.

고체에 강한 전계를 가했을 때 발광하는 현상을 전계발광이라고 한다. 이를 발생시키기 위해 기존에는 발광층을 샌드위치 형식으로 평행하게 둘러싸는 두 개의 평면전극을 활용한 수직전계 방식을 활용, 재료로 대부분 금속 및 인듐 주석 산화물을 사용해왔다. 하지만 이러한 전극들은 신축성이 많이 떨어지기 때문에 늘어나면서도 빛을 안정적으로 방출하는 발광소자를 제작하는데 큰 걸림돌이 되어 왔다.

이같은 한계점을 극복하기 위해 연구팀은 발광층 내부에 얇은 막대 형태의 은 나노와이어 전극을 발광층과 평행하게 삽입시켜 면내전계를 발생시켰고 이를 통해 안정적으로 고휘도 빛을 방출시키는 소자를 개발함과 동시에 신축성을 대폭 개선했다.

이번에 개발된 면내전계 기반 발광소자에는 정 박사 연구팀이 세계최초로 개발했던 황화아연과 폴리디메틸실록산의 혼합물을 기계발광 및 전계발광층으로 동시에 적용시켰다. 이는 하나의 소자에서 전계발광과 기계발광이 동시에 발생할 수 있음을 의미한다. 특히 발광층 내부에서 발생된 빛이 전극을 통과할 필요가 없고 두꺼운 발광층 활용을 가능케해 기존소자 대비 매우 높은 휘도를 달성할 수 있었다.

정순문 박사는 “이번에 개발된 발광소자는 고가의 증착공정이나 패터닝 공정을 필요로 하지 않고 외부의 다양한 환경에도 강한 내구성을 보여주고 있다”며 “향후 보다 정밀한 전극 패턴디자인을 통해 실생활에 적용시킬 수 있는 소자를 개발할 계획”이라고 말했다.

이번 연구결과는 응용물리 국제학술지 ‘어플라이드 피직스 리뷰’ 최신호에 게재됐다.


nbgkoo@heraldcorp.com