공정이 저렴하고 형태 제약이 적어 차세대 발광소자로 주목받는 고분자 유기발광다이오드176(OLED) 발광 효율을 3배 이상 향상시키는 기술이 개발됐다. 대면적화가 가능하고 다양한 형태로 가공할 수 있어 차세대 디스플레이와 조명 광원으로 활용이 기대된다.

<송명훈 UNIST 신소재공학부 교수>

송명훈 울산과학기술대(UNIST) 신소재공학부 교수팀은 17.8% 발광 효율을 갖는 고분자 OLED176를 개발했다고 1일 밝혔다. 이는 기존에 보고된 이론 값인 5%에 비해 3배 이상 높은 수치다.

고분자 OLED는 전도성 고분자를 발광체로 사용한 전자소자다. 저분자 OLED와 달리 진공증착 공정이 필요 없고 용액 공정이 가능해 제작비용을 줄일 수 있다. 또 형태를 자유자재로 가공할 수 있어 차세대 플랙시블 소재로도 주목받는다. 하지만 낮은 발광 효율과 불안정성이 단점이다.

연구진은 소자 내부에 불규칙한 물결 모양의 나노 구조를 만들어 외부로 나오는 빛에너지 비율을 높였다. 이 같은 나노 구조는 산화아연에 열처리 기술을 적용해 만들었다. 평평한 구조 OLED에서 밖으로 나가지 못하던 빛 파장을 무작위로 꺾어 방출 비율을 높인 기술이다.

공정이 단순하고 대면적화가 가능해 적용 분야가 넓을 것으로 기대된다. 장시간 안정성 검사를 마치면 유기태양전지, 유기다이오드 레이저 등 다양한 발광소자로 활용 가능하다.

송 교수는 “조명과 디스플레이용 저전력, 친환경 광원 개발 필요성이 증가하고 있다”며 “고분자 OLED 발광 효율과 안정성을 향상시켜 상용화에 도움을 줄 것”이라고 밝혔다.

연구 결과는 자연과학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 온라인판 9월 10일자에 실렸다. 연구는 미래창조과학부 중견연구자지원사업 지원을 받아 영국 캠브리지대, 임페리얼 칼리지와 국제 협업으로 수행됐다.