양자점의 이종계면 존재 규명하고, LED 소자에 적용
재료 분야 최고 수준의 학술지에 주저자 논문 게재

디스플레이 분야는 국가 첨단전략산업에 선정될 만큼 그 중요성이 커지고 있다. 발광다이오드(LED) 소자에 대한 연구는 국내외에서 활발히 이뤄지고 있다.

이 분야에서 선진적 연구를 수행하고 있는 전북대학교 이홍석 교수팀(물리학과)의 김성훈 박사과정생이 수 나노미터 크기의 반도체 결정인 양자점의 이종계면(異種界面)의 존재를 규명하고, 이를 LED 소자에 적용한 연구로 재료 분야 최고 학술지 중 하나인 『ACS Applied Materials & Interfaces(IF=9.5)』 최신호에 주저자로 논문을 게재했다.

양자점(quantum dot)은 입자의 크기가 수 나노미터(nm) 수준으로 작아지면 전기·광학적 성질이 크게 변화하는 초미세 반도체 나노입자를 의미한다. 지난해 양자점을 최초로 발견한 모운지 바웬디, 루이스 브루스, 알렉세이 예키모프가 노벨화학상을 수상할 만큼 전 세계적으로 연구가 활발히 진행 중이다. 양자점은 QLED TV, 양자점 태양전지, 광검출기, 광촉매 등 다양한 디스플레이와 응용 분야에서 사용된다.

하지만 양자점은 작은 크기로 인해 부피당 표면적 비율이 매우 높아 불안정한 표면으로 인해 다수의 표면 결함이 생겨 광 특성이 낮아지는 문제점을 가지고 있다. 이를 개선하기 위해 다양한 표면 개질 연구가 활발히 진행되고 있지만, 원인 규명 연구는 미진한 상태다.

이를 해결하기 위해 전북대는 한국과학기술연구원(KIST)과 함께 이종접합 구조를 갖는 양자점을 제작하고, 광 특성 개선 원인과 이종계면의 존재를 다양한 구조 및 광 특성 분석을 통해 다각도로 분석하여 규명했다. 이번 연구를 통해 이종계면의 효과를 분석하고 고효율의 발광 소자 및 다양한 응용 분야에 적용이 가능할 것으로 기대를 모으고 있다.

연구를 주도한 김성훈 연구원은 "디스플레이 분야는 국가첨단전략산업에 선정되었으며, 양자점 소재에 관한 지속적인 연구는 향후 미래 산업 발전에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다"라고 말했다.

한편, 김성훈 대학원생은 박사학위 과정 중에만 9편의 주저자 논문과 4편의 공동저자 논문을 포함해 총 13편의 국제학술지 논문을 발표한 연구 재원이다. 국내 및 국제 학술대회에서 우수발표상 13회 및 젊은진공과학자상을 수상했으며, 박사학위 과정 중에 LG산학장학생에 선발되어 졸업 후 LG디스플레이에 입사할 예정이다.