대구경북과학기술원(DGIST)이 에너지공학과 이윤구 교수 연구팀이 차세대 디스플레이로 주목 받는 양자점 발광다이오드(이하 QLED)의 수명과 효율을 획기적으로 끌어올릴 수 있는 새로운 소재를 개발했다고 18일 밝혔다.전기적·열적 스트레스에도 쉽게 분해되지 않는 ‘고결합 에너지 유기 소재’를 정공수송층에 적용함으로써 장기간 밝기와 안정성을 유지할 수 있는 차세대 QLED 구현에 기여할 것으로 기대된다.QLED는 선명한 색감과 뛰어난 전력 효율로 차세대 디스플레이로 주목받고 있다. 하지만 현재 널리 쓰이는 ‘트리페닐아민’ 계열 소재는 전기 자극에 약해 소자 효율이 빠르게 떨어지고 수명도 짧다는 문제가 있었다. 이 교수팀은 이에 ‘디벤조퓨란’ 기반 분자 구조를 적용해 결합 에너지를 높이고 정공 이동성과 전자 차단 능력을 동시에 강화하는 데 성공했다.연구팀은 이 소재를 적용한 녹색 QLED에서 외부양자효율(EQE) 25.7%를 달성했으며 소자 수명(T₅₀, 100cd m⁻² 기준) 역시 기존 대비 66배 향상된 146만 시간으로 확인됐다. 이는 트리아릴아민 계열 소재 중 최고 수준의 성능이다.이윤구 교수는 “분자의 결합이 쉽게 깨지는 기존 한계를 극복하고, 안정적으로 동작하는 정공수송층을 개발해 QLED의 효율과 수명을 비약적으로 향상시켰다”며 “앞으로도 고결합 에너지 소재를 바탕으로 차세대 디스플레이 및 태양전지 등의 다양한 응용분야에 적용해 나가겠다”고 말했다.이번 연구는 DGIST 황영준 석·박사통합과정생이 주도했으며, 한국연구재단 중견연구자지원사업 및 태양에너지 지속가능 활용 선도연구센터 사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구 성과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘Small’ 7월 17일자 온라인판에 게재됐다.
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