이태우 교수 연구팀(제1저자: 김성진 박사, 김선아 석박통합과정)은 4℃ 이하 저온에서 전구체를 주입하는 ‘저온 주입법(Cold-Injection)’ 의 개발을 통해 발광 양자효율(PLQY) 약 100%에 달하는 고품질 페로브스카이트 나노결정(Perovskite Nanocrystal, PeNC)을 대량 스케일에서도 재현성 있게 합성하는 기술을 개발하였다.
해당 기술은 4 ℃ 이하의 저온 환경과 ‘유사 유화(pseudo-emulsion)’ 상태를 활용해 나노결정의 형성 속도를 효과적으로 제어하는 것이 핵심이다. 이를 통해 기존 대량 합성의 고질적 문제였던 결정 결함을 억제함으로써, 실험실 수준의 고효율을 산업적 스케일에서도 재현할 수 있게 되었다. 실제로 연구진은 20리터(L)급 대량 스케일에서도 발광 효율 100%에 달하는 페로브스카이트 나노결정 합성에 성공하였으며, 이를 적용한 자발광 소자(PeLED)에서 세계 최고 수준인 29.6%의 외부양자효율(EQE)을 구현하였다. 또한, 이태우 교수의 교원 창업 기업인 에스엔디스플레이 주식회사(SN Display Co., Ltd.)와의 협업을 통해 대량 생산된 나노결정을 10.1인치 태블릿 디스플레이에 장착하여 구동함으로써, 페로브스카이트 디스플레이의 상용화 가능성을 실질적으로 입증하였다.
본 연구는 우수한 연구 성과를 인정받아 세계 최고 학술지 Nature 지에 게재되었다.
▲(좌측) 이태우 교수, 김성진 박사, 김선아 석박사 통합 과정생
(중앙)저온주입법 (cold-injection method)을 활용한 페로브스카이트 나노결정의 대량합성
(우측)합성된 페로브스카이트 나노결정 색변환 필름이 장착된 태블릿 디스플레이