과학기술정보통신부에 따르면 이태우 서울대 재료공학부 교수 연구팀은 페로브스카이트 나노결정을 발광효율 100%를 유지하면서도 대량 생산할 수 있는 합성법 개발에 성공했다고 19일 밝혔다. 연구에는 김성진 박사와 김선아 석박사통합과정생이 1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 Nature에 발표됐다.

페로브스카이트는 기존 유기발광다이오드(OLED)와 양자점발광다이오드(QLED)를 뛰어넘는 발광 성능을 갖추고 있어, 초고해상도 TV, 증강현실(AR), 가상현실(VR) 등 차세대 디스플레이 소재로 주목받는다.

기존 합성법은 150도 이상 고온 용액에 소재를 주입하는 ‘핫 인젝션’ 방식이 주로 쓰였다. 그러나 높은 온도와 급격한 온도 변화로 화재·폭발 위험이 있었고, 산소와 수분을 차단하는 특수 설비가 필요했다.

연구팀은 0도 수준으로 냉각한 리간드 용액에 페로브스카이트 전구체 용액을 주입해 유사 유화(pseudo-emulsion) 상태로 합성하는 저온 주입 기술을 개발했다. 이 기술은 나노 결정 합성 속도를 제어해 결함 발생을 막고, 100% 발광 효율을 가진 고품질 나노 결정을 대량 생산할 수 있다. 20L 이상 대량 생산에서도 발광 효율이 저하되지 않는다.

이태우 교수팀은 지난 10여 년간 LED 분야 연구를 이어왔다. 지난달에는 페로브스카이트 안전성을 높인 계층형 셀 구조를 Science에, 기계적 변형에도 발광 손실이 없는 OLED를 Nature에 각각 발표했다.

이 교수는 “페로브스카이트는 초고화질(UHD) 기준인 ‘Rec.2020’을 100% 만족시킬 수 있어 차별성이 있다”며 “값비싼 희귀 금속을 쓰지 않고 카드뮴 관련 환경규제도 피해 갈 수 있다”고 설명했다.