극치환된 구조의 양자점 LED 제작, 차세대 발광 디스플레이 개발 박차 - 고분자 물질과 산화아연을 이용하여 극치환된 구조의 양자점 LED 개발 - 소자의 발광 효율을 극대화 시키는 특성 확보 반도체 산업과 더불어 국내 주요 양대 산업의 하나인 디스플레이(Display)는 영상 전달 매체로서 그 중요성이 점차 강조되고 있다. 디스플레이가 더 발전하기 위해서는 저소비전력화, 경량화, 고화질화, 유연성 등의 요건들이 필요하다. 이를 위해 차세대 디스플레이 및 면발광 조명 소재로 양자점 발광 소자가 연구되고 있다. 국내 연구진이 소재의 양 극을 치환한 구조로 제작한 LED 디스플레이는 소자의 구동이 안정적이며 발광 효율이 3배이상 개선되는 효과를 보였다. 고휘도, 저소비전력의 디스플레이 및 조명 개발이 한층 가까워질 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 황도경 박사/미래융합기술연구본부장실 최원국 박사 연구팀은 고분자 물질(PEIE)과 산화아연(ZnO) 나노입자 이중층을 전자 주입층/수송층으로 사용하여 소자의 안정성과 발광 효율을 극대화할 수 있는 극치환된 구조의 양자점 LED 개발에 성공하였다. 고분자 물질인 PEIE은 값이 싸고, 친환경적인 물질로, 금속, 전도성 유기물 등과 만나게 되면, 각 물질들이 지니고 있는 일함수를 낮춰주는 표면 개질체로서의 기능을 할 수 있다. 산화주석인듐(ITO)은 일함수가 높기 때문에(4.8eV) 주로 양(Anode)극으로 사용이 많이 되었으나, PEIE(표면 개질체)를 코팅 함으로서 일함수를 낮춰주어(3.08eV) 음(Cathode)극으로 극을 치환 할 수 있다. 이렇게 극이 치환된 구조는 소자의 안정성을 향상시킬 수 있다. 그러나 고분자물질(PEIE)만으로 주입층/수송층을 만드는 경우 고분자물질이 주입층의 역할만을 수행하여 외부 주입된 정공을 차단하며 전자를 효과적으로 수송시켜주는 전자 수송층를 역할을 하지 못하는 문제가 발생한다. 연구진는 이를 개선하기 위해 PEIE 고분자 표면 개질체와 효과적인 전자수송층의 역할을 하는 산화아연(ZnO) 나노 입자를 이중 층으로 형성하여 나노 이중 층이 전자 주입층/수송층으로 사용하여 극치환 구조의 양자점 LED 제작에 성공하였다. 산화아연/고분자물질(ZnO/PEIE) 이중층의 경우 PEIE 단일층보다 양자점내에 정공과 전자의 재결합을 보다 효과적으로 이루게 하여 LED 소자의 발광 휘도가 3배 이상 향상된 결과를 확인하였다. 황도경, 최원국 박사는　“PEIE와 ZnO은 값싸고 친환경적인 물질일 뿐만 아니라 지구상에 풍부한 자원이라 대량 생산에 적합하며, 이를 통하여 제작된 극치환된 구조의 소자는 구동이 안정적인 장점이 있다. 또한 이런 이유로 디스플레이의 수명 연장에 효과적이며, LED 디스플레이와 구동 원리가 유사한 태양 전지 또는 광센서 소자에도 적용 가능 할 것” 이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 기관고유 미래원천연구사업 및 산업통상자원부 제조기반산업핵심기술개발사업 지원으로 수행되었으며, 3월 10일(화)자 Scientific Reports에 온라인 게재되었다. (논문명) “Inverted Quantum Dot Light Emitting Diodes using Polyethyleniminee ethoxylated modified ZnO” (DOI: 10.1038/srep08968) - (제1저자) 한국과학기술연구원 김홍희 박사과정 학생 연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 박사 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 최원국 박사 <그림1> 전분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO)를 이용하여 제작된 극치환 구조의 양자점 발광 다이오드. (a) 극치환된 구조의 양자점 LED 모식도. (b) 양자점 LED 단면의 광학 현미경 사진(왼쪽), 그리고 양자점(CdSe/ZnS)과 산화아연(ZnO)의 원자 격자 구조(오른쪽). (c) 고분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO) 간의 에너지 준위 다이어그램. (d) 제작된 발광다이오드의 전계 발광 스펙트럼 및 발광 사진(적색, 녹색, 청색, 백색 모두 구현이 가능함을 보여준다)

극치환된 구조의 양자점 LED 제작, 차세대 발광 디스플레이 개발 박차 - 고분자 물질과 산화아연을 이용하여 극치환된 구조의 양자점 LED 개발 - 소자의 발광 효율을 극대화 시키는 특성 확보 반도체 산업과 더불어 국내 주요 양대 산업의 하나인 디스플레이(Display)는 영상 전달 매체로서 그 중요성이 점차 강조되고 있다. 디스플레이가 더 발전하기 위해서는 저소비전력화, 경량화, 고화질화, 유연성 등의 요건들이 필요하다. 이를 위해 차세대 디스플레이 및 면발광 조명 소재로 양자점 발광 소자가 연구되고 있다. 국내 연구진이 소재의 양 극을 치환한 구조로 제작한 LED 디스플레이는 소자의 구동이 안정적이며 발광 효율이 3배이상 개선되는 효과를 보였다. 고휘도, 저소비전력의 디스플레이 및 조명 개발이 한층 가까워질 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 황도경 박사/미래융합기술연구본부장실 최원국 박사 연구팀은 고분자 물질(PEIE)과 산화아연(ZnO) 나노입자 이중층을 전자 주입층/수송층으로 사용하여 소자의 안정성과 발광 효율을 극대화할 수 있는 극치환된 구조의 양자점 LED 개발에 성공하였다. 고분자 물질인 PEIE은 값이 싸고, 친환경적인 물질로, 금속, 전도성 유기물 등과 만나게 되면, 각 물질들이 지니고 있는 일함수를 낮춰주는 표면 개질체로서의 기능을 할 수 있다. 산화주석인듐(ITO)은 일함수가 높기 때문에(4.8eV) 주로 양(Anode)극으로 사용이 많이 되었으나, PEIE(표면 개질체)를 코팅 함으로서 일함수를 낮춰주어(3.08eV) 음(Cathode)극으로 극을 치환 할 수 있다. 이렇게 극이 치환된 구조는 소자의 안정성을 향상시킬 수 있다. 그러나 고분자물질(PEIE)만으로 주입층/수송층을 만드는 경우 고분자물질이 주입층의 역할만을 수행하여 외부 주입된 정공을 차단하며 전자를 효과적으로 수송시켜주는 전자 수송층를 역할을 하지 못하는 문제가 발생한다. 연구진는 이를 개선하기 위해 PEIE 고분자 표면 개질체와 효과적인 전자수송층의 역할을 하는 산화아연(ZnO) 나노 입자를 이중 층으로 형성하여 나노 이중 층이 전자 주입층/수송층으로 사용하여 극치환 구조의 양자점 LED 제작에 성공하였다. 산화아연/고분자물질(ZnO/PEIE) 이중층의 경우 PEIE 단일층보다 양자점내에 정공과 전자의 재결합을 보다 효과적으로 이루게 하여 LED 소자의 발광 휘도가 3배 이상 향상된 결과를 확인하였다. 황도경, 최원국 박사는　“PEIE와 ZnO은 값싸고 친환경적인 물질일 뿐만 아니라 지구상에 풍부한 자원이라 대량 생산에 적합하며, 이를 통하여 제작된 극치환된 구조의 소자는 구동이 안정적인 장점이 있다. 또한 이런 이유로 디스플레이의 수명 연장에 효과적이며, LED 디스플레이와 구동 원리가 유사한 태양 전지 또는 광센서 소자에도 적용 가능 할 것” 이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 기관고유 미래원천연구사업 및 산업통상자원부 제조기반산업핵심기술개발사업 지원으로 수행되었으며, 3월 10일(화)자 Scientific Reports에 온라인 게재되었다. (논문명) “Inverted Quantum Dot Light Emitting Diodes using Polyethyleniminee ethoxylated modified ZnO” (DOI: 10.1038/srep08968) - (제1저자) 한국과학기술연구원 김홍희 박사과정 학생 연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 박사 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 최원국 박사 <그림1> 전분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO)를 이용하여 제작된 극치환 구조의 양자점 발광 다이오드. (a) 극치환된 구조의 양자점 LED 모식도. (b) 양자점 LED 단면의 광학 현미경 사진(왼쪽), 그리고 양자점(CdSe/ZnS)과 산화아연(ZnO)의 원자 격자 구조(오른쪽). (c) 고분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO) 간의 에너지 준위 다이어그램. (d) 제작된 발광다이오드의 전계 발광 스펙트럼 및 발광 사진(적색, 녹색, 청색, 백색 모두 구현이 가능함을 보여준다)

극치환된 구조의 양자점 LED 제작, 차세대 발광 디스플레이 개발 박차 - 고분자 물질과 산화아연을 이용하여 극치환된 구조의 양자점 LED 개발 - 소자의 발광 효율을 극대화 시키는 특성 확보 반도체 산업과 더불어 국내 주요 양대 산업의 하나인 디스플레이(Display)는 영상 전달 매체로서 그 중요성이 점차 강조되고 있다. 디스플레이가 더 발전하기 위해서는 저소비전력화, 경량화, 고화질화, 유연성 등의 요건들이 필요하다. 이를 위해 차세대 디스플레이 및 면발광 조명 소재로 양자점 발광 소자가 연구되고 있다. 국내 연구진이 소재의 양 극을 치환한 구조로 제작한 LED 디스플레이는 소자의 구동이 안정적이며 발광 효율이 3배이상 개선되는 효과를 보였다. 고휘도, 저소비전력의 디스플레이 및 조명 개발이 한층 가까워질 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 황도경 박사/미래융합기술연구본부장실 최원국 박사 연구팀은 고분자 물질(PEIE)과 산화아연(ZnO) 나노입자 이중층을 전자 주입층/수송층으로 사용하여 소자의 안정성과 발광 효율을 극대화할 수 있는 극치환된 구조의 양자점 LED 개발에 성공하였다. 고분자 물질인 PEIE은 값이 싸고, 친환경적인 물질로, 금속, 전도성 유기물 등과 만나게 되면, 각 물질들이 지니고 있는 일함수를 낮춰주는 표면 개질체로서의 기능을 할 수 있다. 산화주석인듐(ITO)은 일함수가 높기 때문에(4.8eV) 주로 양(Anode)극으로 사용이 많이 되었으나, PEIE(표면 개질체)를 코팅 함으로서 일함수를 낮춰주어(3.08eV) 음(Cathode)극으로 극을 치환 할 수 있다. 이렇게 극이 치환된 구조는 소자의 안정성을 향상시킬 수 있다. 그러나 고분자물질(PEIE)만으로 주입층/수송층을 만드는 경우 고분자물질이 주입층의 역할만을 수행하여 외부 주입된 정공을 차단하며 전자를 효과적으로 수송시켜주는 전자 수송층를 역할을 하지 못하는 문제가 발생한다. 연구진는 이를 개선하기 위해 PEIE 고분자 표면 개질체와 효과적인 전자수송층의 역할을 하는 산화아연(ZnO) 나노 입자를 이중 층으로 형성하여 나노 이중 층이 전자 주입층/수송층으로 사용하여 극치환 구조의 양자점 LED 제작에 성공하였다. 산화아연/고분자물질(ZnO/PEIE) 이중층의 경우 PEIE 단일층보다 양자점내에 정공과 전자의 재결합을 보다 효과적으로 이루게 하여 LED 소자의 발광 휘도가 3배 이상 향상된 결과를 확인하였다. 황도경, 최원국 박사는　“PEIE와 ZnO은 값싸고 친환경적인 물질일 뿐만 아니라 지구상에 풍부한 자원이라 대량 생산에 적합하며, 이를 통하여 제작된 극치환된 구조의 소자는 구동이 안정적인 장점이 있다. 또한 이런 이유로 디스플레이의 수명 연장에 효과적이며, LED 디스플레이와 구동 원리가 유사한 태양 전지 또는 광센서 소자에도 적용 가능 할 것” 이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 기관고유 미래원천연구사업 및 산업통상자원부 제조기반산업핵심기술개발사업 지원으로 수행되었으며, 3월 10일(화)자 Scientific Reports에 온라인 게재되었다. (논문명) “Inverted Quantum Dot Light Emitting Diodes using Polyethyleniminee ethoxylated modified ZnO” (DOI: 10.1038/srep08968) - (제1저자) 한국과학기술연구원 김홍희 박사과정 학생 연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 박사 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 최원국 박사 <그림1> 전분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO)를 이용하여 제작된 극치환 구조의 양자점 발광 다이오드. (a) 극치환된 구조의 양자점 LED 모식도. (b) 양자점 LED 단면의 광학 현미경 사진(왼쪽), 그리고 양자점(CdSe/ZnS)과 산화아연(ZnO)의 원자 격자 구조(오른쪽). (c) 고분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO) 간의 에너지 준위 다이어그램. (d) 제작된 발광다이오드의 전계 발광 스펙트럼 및 발광 사진(적색, 녹색, 청색, 백색 모두 구현이 가능함을 보여준다)

극치환된 구조의 양자점 LED 제작, 차세대 발광 디스플레이 개발 박차 - 고분자 물질과 산화아연을 이용하여 극치환된 구조의 양자점 LED 개발 - 소자의 발광 효율을 극대화 시키는 특성 확보 반도체 산업과 더불어 국내 주요 양대 산업의 하나인 디스플레이(Display)는 영상 전달 매체로서 그 중요성이 점차 강조되고 있다. 디스플레이가 더 발전하기 위해서는 저소비전력화, 경량화, 고화질화, 유연성 등의 요건들이 필요하다. 이를 위해 차세대 디스플레이 및 면발광 조명 소재로 양자점 발광 소자가 연구되고 있다. 국내 연구진이 소재의 양 극을 치환한 구조로 제작한 LED 디스플레이는 소자의 구동이 안정적이며 발광 효율이 3배이상 개선되는 효과를 보였다. 고휘도, 저소비전력의 디스플레이 및 조명 개발이 한층 가까워질 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 황도경 박사/미래융합기술연구본부장실 최원국 박사 연구팀은 고분자 물질(PEIE)과 산화아연(ZnO) 나노입자 이중층을 전자 주입층/수송층으로 사용하여 소자의 안정성과 발광 효율을 극대화할 수 있는 극치환된 구조의 양자점 LED 개발에 성공하였다. 고분자 물질인 PEIE은 값이 싸고, 친환경적인 물질로, 금속, 전도성 유기물 등과 만나게 되면, 각 물질들이 지니고 있는 일함수를 낮춰주는 표면 개질체로서의 기능을 할 수 있다. 산화주석인듐(ITO)은 일함수가 높기 때문에(4.8eV) 주로 양(Anode)극으로 사용이 많이 되었으나, PEIE(표면 개질체)를 코팅 함으로서 일함수를 낮춰주어(3.08eV) 음(Cathode)극으로 극을 치환 할 수 있다. 이렇게 극이 치환된 구조는 소자의 안정성을 향상시킬 수 있다. 그러나 고분자물질(PEIE)만으로 주입층/수송층을 만드는 경우 고분자물질이 주입층의 역할만을 수행하여 외부 주입된 정공을 차단하며 전자를 효과적으로 수송시켜주는 전자 수송층를 역할을 하지 못하는 문제가 발생한다. 연구진는 이를 개선하기 위해 PEIE 고분자 표면 개질체와 효과적인 전자수송층의 역할을 하는 산화아연(ZnO) 나노 입자를 이중 층으로 형성하여 나노 이중 층이 전자 주입층/수송층으로 사용하여 극치환 구조의 양자점 LED 제작에 성공하였다. 산화아연/고분자물질(ZnO/PEIE) 이중층의 경우 PEIE 단일층보다 양자점내에 정공과 전자의 재결합을 보다 효과적으로 이루게 하여 LED 소자의 발광 휘도가 3배 이상 향상된 결과를 확인하였다. 황도경, 최원국 박사는　“PEIE와 ZnO은 값싸고 친환경적인 물질일 뿐만 아니라 지구상에 풍부한 자원이라 대량 생산에 적합하며, 이를 통하여 제작된 극치환된 구조의 소자는 구동이 안정적인 장점이 있다. 또한 이런 이유로 디스플레이의 수명 연장에 효과적이며, LED 디스플레이와 구동 원리가 유사한 태양 전지 또는 광센서 소자에도 적용 가능 할 것” 이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 기관고유 미래원천연구사업 및 산업통상자원부 제조기반산업핵심기술개발사업 지원으로 수행되었으며, 3월 10일(화)자 Scientific Reports에 온라인 게재되었다. (논문명) “Inverted Quantum Dot Light Emitting Diodes using Polyethyleniminee ethoxylated modified ZnO” (DOI: 10.1038/srep08968) - (제1저자) 한국과학기술연구원 김홍희 박사과정 학생 연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 박사 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 최원국 박사 <그림1> 전분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO)를 이용하여 제작된 극치환 구조의 양자점 발광 다이오드. (a) 극치환된 구조의 양자점 LED 모식도. (b) 양자점 LED 단면의 광학 현미경 사진(왼쪽), 그리고 양자점(CdSe/ZnS)과 산화아연(ZnO)의 원자 격자 구조(오른쪽). (c) 고분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO) 간의 에너지 준위 다이어그램. (d) 제작된 발광다이오드의 전계 발광 스펙트럼 및 발광 사진(적색, 녹색, 청색, 백색 모두 구현이 가능함을 보여준다)

극치환된 구조의 양자점 LED 제작, 차세대 발광 디스플레이 개발 박차 - 고분자 물질과 산화아연을 이용하여 극치환된 구조의 양자점 LED 개발 - 소자의 발광 효율을 극대화 시키는 특성 확보 반도체 산업과 더불어 국내 주요 양대 산업의 하나인 디스플레이(Display)는 영상 전달 매체로서 그 중요성이 점차 강조되고 있다. 디스플레이가 더 발전하기 위해서는 저소비전력화, 경량화, 고화질화, 유연성 등의 요건들이 필요하다. 이를 위해 차세대 디스플레이 및 면발광 조명 소재로 양자점 발광 소자가 연구되고 있다. 국내 연구진이 소재의 양 극을 치환한 구조로 제작한 LED 디스플레이는 소자의 구동이 안정적이며 발광 효율이 3배이상 개선되는 효과를 보였다. 고휘도, 저소비전력의 디스플레이 및 조명 개발이 한층 가까워질 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 황도경 박사/미래융합기술연구본부장실 최원국 박사 연구팀은 고분자 물질(PEIE)과 산화아연(ZnO) 나노입자 이중층을 전자 주입층/수송층으로 사용하여 소자의 안정성과 발광 효율을 극대화할 수 있는 극치환된 구조의 양자점 LED 개발에 성공하였다. 고분자 물질인 PEIE은 값이 싸고, 친환경적인 물질로, 금속, 전도성 유기물 등과 만나게 되면, 각 물질들이 지니고 있는 일함수를 낮춰주는 표면 개질체로서의 기능을 할 수 있다. 산화주석인듐(ITO)은 일함수가 높기 때문에(4.8eV) 주로 양(Anode)극으로 사용이 많이 되었으나, PEIE(표면 개질체)를 코팅 함으로서 일함수를 낮춰주어(3.08eV) 음(Cathode)극으로 극을 치환 할 수 있다. 이렇게 극이 치환된 구조는 소자의 안정성을 향상시킬 수 있다. 그러나 고분자물질(PEIE)만으로 주입층/수송층을 만드는 경우 고분자물질이 주입층의 역할만을 수행하여 외부 주입된 정공을 차단하며 전자를 효과적으로 수송시켜주는 전자 수송층를 역할을 하지 못하는 문제가 발생한다. 연구진는 이를 개선하기 위해 PEIE 고분자 표면 개질체와 효과적인 전자수송층의 역할을 하는 산화아연(ZnO) 나노 입자를 이중 층으로 형성하여 나노 이중 층이 전자 주입층/수송층으로 사용하여 극치환 구조의 양자점 LED 제작에 성공하였다. 산화아연/고분자물질(ZnO/PEIE) 이중층의 경우 PEIE 단일층보다 양자점내에 정공과 전자의 재결합을 보다 효과적으로 이루게 하여 LED 소자의 발광 휘도가 3배 이상 향상된 결과를 확인하였다. 황도경, 최원국 박사는　“PEIE와 ZnO은 값싸고 친환경적인 물질일 뿐만 아니라 지구상에 풍부한 자원이라 대량 생산에 적합하며, 이를 통하여 제작된 극치환된 구조의 소자는 구동이 안정적인 장점이 있다. 또한 이런 이유로 디스플레이의 수명 연장에 효과적이며, LED 디스플레이와 구동 원리가 유사한 태양 전지 또는 광센서 소자에도 적용 가능 할 것” 이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 기관고유 미래원천연구사업 및 산업통상자원부 제조기반산업핵심기술개발사업 지원으로 수행되었으며, 3월 10일(화)자 Scientific Reports에 온라인 게재되었다. (논문명) “Inverted Quantum Dot Light Emitting Diodes using Polyethyleniminee ethoxylated modified ZnO” (DOI: 10.1038/srep08968) - (제1저자) 한국과학기술연구원 김홍희 박사과정 학생 연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 박사 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 최원국 박사 <그림1> 전분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO)를 이용하여 제작된 극치환 구조의 양자점 발광 다이오드. (a) 극치환된 구조의 양자점 LED 모식도. (b) 양자점 LED 단면의 광학 현미경 사진(왼쪽), 그리고 양자점(CdSe/ZnS)과 산화아연(ZnO)의 원자 격자 구조(오른쪽). (c) 고분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO) 간의 에너지 준위 다이어그램. (d) 제작된 발광다이오드의 전계 발광 스펙트럼 및 발광 사진(적색, 녹색, 청색, 백색 모두 구현이 가능함을 보여준다)

극치환된 구조의 양자점 LED 제작, 차세대 발광 디스플레이 개발 박차 - 고분자 물질과 산화아연을 이용하여 극치환된 구조의 양자점 LED 개발 - 소자의 발광 효율을 극대화 시키는 특성 확보 반도체 산업과 더불어 국내 주요 양대 산업의 하나인 디스플레이(Display)는 영상 전달 매체로서 그 중요성이 점차 강조되고 있다. 디스플레이가 더 발전하기 위해서는 저소비전력화, 경량화, 고화질화, 유연성 등의 요건들이 필요하다. 이를 위해 차세대 디스플레이 및 면발광 조명 소재로 양자점 발광 소자가 연구되고 있다. 국내 연구진이 소재의 양 극을 치환한 구조로 제작한 LED 디스플레이는 소자의 구동이 안정적이며 발광 효율이 3배이상 개선되는 효과를 보였다. 고휘도, 저소비전력의 디스플레이 및 조명 개발이 한층 가까워질 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 황도경 박사/미래융합기술연구본부장실 최원국 박사 연구팀은 고분자 물질(PEIE)과 산화아연(ZnO) 나노입자 이중층을 전자 주입층/수송층으로 사용하여 소자의 안정성과 발광 효율을 극대화할 수 있는 극치환된 구조의 양자점 LED 개발에 성공하였다. 고분자 물질인 PEIE은 값이 싸고, 친환경적인 물질로, 금속, 전도성 유기물 등과 만나게 되면, 각 물질들이 지니고 있는 일함수를 낮춰주는 표면 개질체로서의 기능을 할 수 있다. 산화주석인듐(ITO)은 일함수가 높기 때문에(4.8eV) 주로 양(Anode)극으로 사용이 많이 되었으나, PEIE(표면 개질체)를 코팅 함으로서 일함수를 낮춰주어(3.08eV) 음(Cathode)극으로 극을 치환 할 수 있다. 이렇게 극이 치환된 구조는 소자의 안정성을 향상시킬 수 있다. 그러나 고분자물질(PEIE)만으로 주입층/수송층을 만드는 경우 고분자물질이 주입층의 역할만을 수행하여 외부 주입된 정공을 차단하며 전자를 효과적으로 수송시켜주는 전자 수송층를 역할을 하지 못하는 문제가 발생한다. 연구진는 이를 개선하기 위해 PEIE 고분자 표면 개질체와 효과적인 전자수송층의 역할을 하는 산화아연(ZnO) 나노 입자를 이중 층으로 형성하여 나노 이중 층이 전자 주입층/수송층으로 사용하여 극치환 구조의 양자점 LED 제작에 성공하였다. 산화아연/고분자물질(ZnO/PEIE) 이중층의 경우 PEIE 단일층보다 양자점내에 정공과 전자의 재결합을 보다 효과적으로 이루게 하여 LED 소자의 발광 휘도가 3배 이상 향상된 결과를 확인하였다. 황도경, 최원국 박사는　“PEIE와 ZnO은 값싸고 친환경적인 물질일 뿐만 아니라 지구상에 풍부한 자원이라 대량 생산에 적합하며, 이를 통하여 제작된 극치환된 구조의 소자는 구동이 안정적인 장점이 있다. 또한 이런 이유로 디스플레이의 수명 연장에 효과적이며, LED 디스플레이와 구동 원리가 유사한 태양 전지 또는 광센서 소자에도 적용 가능 할 것” 이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 기관고유 미래원천연구사업 및 산업통상자원부 제조기반산업핵심기술개발사업 지원으로 수행되었으며, 3월 10일(화)자 Scientific Reports에 온라인 게재되었다. (논문명) “Inverted Quantum Dot Light Emitting Diodes using Polyethyleniminee ethoxylated modified ZnO” (DOI: 10.1038/srep08968) - (제1저자) 한국과학기술연구원 김홍희 박사과정 학생 연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 박사 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 최원국 박사 <그림1> 전분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO)를 이용하여 제작된 극치환 구조의 양자점 발광 다이오드. (a) 극치환된 구조의 양자점 LED 모식도. (b) 양자점 LED 단면의 광학 현미경 사진(왼쪽), 그리고 양자점(CdSe/ZnS)과 산화아연(ZnO)의 원자 격자 구조(오른쪽). (c) 고분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO) 간의 에너지 준위 다이어그램. (d) 제작된 발광다이오드의 전계 발광 스펙트럼 및 발광 사진(적색, 녹색, 청색, 백색 모두 구현이 가능함을 보여준다)

극치환된 구조의 양자점 LED 제작, 차세대 발광 디스플레이 개발 박차 - 고분자 물질과 산화아연을 이용하여 극치환된 구조의 양자점 LED 개발 - 소자의 발광 효율을 극대화 시키는 특성 확보 반도체 산업과 더불어 국내 주요 양대 산업의 하나인 디스플레이(Display)는 영상 전달 매체로서 그 중요성이 점차 강조되고 있다. 디스플레이가 더 발전하기 위해서는 저소비전력화, 경량화, 고화질화, 유연성 등의 요건들이 필요하다. 이를 위해 차세대 디스플레이 및 면발광 조명 소재로 양자점 발광 소자가 연구되고 있다. 국내 연구진이 소재의 양 극을 치환한 구조로 제작한 LED 디스플레이는 소자의 구동이 안정적이며 발광 효율이 3배이상 개선되는 효과를 보였다. 고휘도, 저소비전력의 디스플레이 및 조명 개발이 한층 가까워질 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 황도경 박사/미래융합기술연구본부장실 최원국 박사 연구팀은 고분자 물질(PEIE)과 산화아연(ZnO) 나노입자 이중층을 전자 주입층/수송층으로 사용하여 소자의 안정성과 발광 효율을 극대화할 수 있는 극치환된 구조의 양자점 LED 개발에 성공하였다. 고분자 물질인 PEIE은 값이 싸고, 친환경적인 물질로, 금속, 전도성 유기물 등과 만나게 되면, 각 물질들이 지니고 있는 일함수를 낮춰주는 표면 개질체로서의 기능을 할 수 있다. 산화주석인듐(ITO)은 일함수가 높기 때문에(4.8eV) 주로 양(Anode)극으로 사용이 많이 되었으나, PEIE(표면 개질체)를 코팅 함으로서 일함수를 낮춰주어(3.08eV) 음(Cathode)극으로 극을 치환 할 수 있다. 이렇게 극이 치환된 구조는 소자의 안정성을 향상시킬 수 있다. 그러나 고분자물질(PEIE)만으로 주입층/수송층을 만드는 경우 고분자물질이 주입층의 역할만을 수행하여 외부 주입된 정공을 차단하며 전자를 효과적으로 수송시켜주는 전자 수송층를 역할을 하지 못하는 문제가 발생한다. 연구진는 이를 개선하기 위해 PEIE 고분자 표면 개질체와 효과적인 전자수송층의 역할을 하는 산화아연(ZnO) 나노 입자를 이중 층으로 형성하여 나노 이중 층이 전자 주입층/수송층으로 사용하여 극치환 구조의 양자점 LED 제작에 성공하였다. 산화아연/고분자물질(ZnO/PEIE) 이중층의 경우 PEIE 단일층보다 양자점내에 정공과 전자의 재결합을 보다 효과적으로 이루게 하여 LED 소자의 발광 휘도가 3배 이상 향상된 결과를 확인하였다. 황도경, 최원국 박사는　“PEIE와 ZnO은 값싸고 친환경적인 물질일 뿐만 아니라 지구상에 풍부한 자원이라 대량 생산에 적합하며, 이를 통하여 제작된 극치환된 구조의 소자는 구동이 안정적인 장점이 있다. 또한 이런 이유로 디스플레이의 수명 연장에 효과적이며, LED 디스플레이와 구동 원리가 유사한 태양 전지 또는 광센서 소자에도 적용 가능 할 것” 이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 기관고유 미래원천연구사업 및 산업통상자원부 제조기반산업핵심기술개발사업 지원으로 수행되었으며, 3월 10일(화)자 Scientific Reports에 온라인 게재되었다. (논문명) “Inverted Quantum Dot Light Emitting Diodes using Polyethyleniminee ethoxylated modified ZnO” (DOI: 10.1038/srep08968) - (제1저자) 한국과학기술연구원 김홍희 박사과정 학생 연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 박사 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 최원국 박사 <그림1> 전분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO)를 이용하여 제작된 극치환 구조의 양자점 발광 다이오드. (a) 극치환된 구조의 양자점 LED 모식도. (b) 양자점 LED 단면의 광학 현미경 사진(왼쪽), 그리고 양자점(CdSe/ZnS)과 산화아연(ZnO)의 원자 격자 구조(오른쪽). (c) 고분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO) 간의 에너지 준위 다이어그램. (d) 제작된 발광다이오드의 전계 발광 스펙트럼 및 발광 사진(적색, 녹색, 청색, 백색 모두 구현이 가능함을 보여준다)

극치환된 구조의 양자점 LED 제작, 차세대 발광 디스플레이 개발 박차 - 고분자 물질과 산화아연을 이용하여 극치환된 구조의 양자점 LED 개발 - 소자의 발광 효율을 극대화 시키는 특성 확보 반도체 산업과 더불어 국내 주요 양대 산업의 하나인 디스플레이(Display)는 영상 전달 매체로서 그 중요성이 점차 강조되고 있다. 디스플레이가 더 발전하기 위해서는 저소비전력화, 경량화, 고화질화, 유연성 등의 요건들이 필요하다. 이를 위해 차세대 디스플레이 및 면발광 조명 소재로 양자점 발광 소자가 연구되고 있다. 국내 연구진이 소재의 양 극을 치환한 구조로 제작한 LED 디스플레이는 소자의 구동이 안정적이며 발광 효율이 3배이상 개선되는 효과를 보였다. 고휘도, 저소비전력의 디스플레이 및 조명 개발이 한층 가까워질 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 황도경 박사/미래융합기술연구본부장실 최원국 박사 연구팀은 고분자 물질(PEIE)과 산화아연(ZnO) 나노입자 이중층을 전자 주입층/수송층으로 사용하여 소자의 안정성과 발광 효율을 극대화할 수 있는 극치환된 구조의 양자점 LED 개발에 성공하였다. 고분자 물질인 PEIE은 값이 싸고, 친환경적인 물질로, 금속, 전도성 유기물 등과 만나게 되면, 각 물질들이 지니고 있는 일함수를 낮춰주는 표면 개질체로서의 기능을 할 수 있다. 산화주석인듐(ITO)은 일함수가 높기 때문에(4.8eV) 주로 양(Anode)극으로 사용이 많이 되었으나, PEIE(표면 개질체)를 코팅 함으로서 일함수를 낮춰주어(3.08eV) 음(Cathode)극으로 극을 치환 할 수 있다. 이렇게 극이 치환된 구조는 소자의 안정성을 향상시킬 수 있다. 그러나 고분자물질(PEIE)만으로 주입층/수송층을 만드는 경우 고분자물질이 주입층의 역할만을 수행하여 외부 주입된 정공을 차단하며 전자를 효과적으로 수송시켜주는 전자 수송층를 역할을 하지 못하는 문제가 발생한다. 연구진는 이를 개선하기 위해 PEIE 고분자 표면 개질체와 효과적인 전자수송층의 역할을 하는 산화아연(ZnO) 나노 입자를 이중 층으로 형성하여 나노 이중 층이 전자 주입층/수송층으로 사용하여 극치환 구조의 양자점 LED 제작에 성공하였다. 산화아연/고분자물질(ZnO/PEIE) 이중층의 경우 PEIE 단일층보다 양자점내에 정공과 전자의 재결합을 보다 효과적으로 이루게 하여 LED 소자의 발광 휘도가 3배 이상 향상된 결과를 확인하였다. 황도경, 최원국 박사는　“PEIE와 ZnO은 값싸고 친환경적인 물질일 뿐만 아니라 지구상에 풍부한 자원이라 대량 생산에 적합하며, 이를 통하여 제작된 극치환된 구조의 소자는 구동이 안정적인 장점이 있다. 또한 이런 이유로 디스플레이의 수명 연장에 효과적이며, LED 디스플레이와 구동 원리가 유사한 태양 전지 또는 광센서 소자에도 적용 가능 할 것” 이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 기관고유 미래원천연구사업 및 산업통상자원부 제조기반산업핵심기술개발사업 지원으로 수행되었으며, 3월 10일(화)자 Scientific Reports에 온라인 게재되었다. (논문명) “Inverted Quantum Dot Light Emitting Diodes using Polyethyleniminee ethoxylated modified ZnO” (DOI: 10.1038/srep08968) - (제1저자) 한국과학기술연구원 김홍희 박사과정 학생 연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 박사 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 최원국 박사 <그림1> 전분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO)를 이용하여 제작된 극치환 구조의 양자점 발광 다이오드. (a) 극치환된 구조의 양자점 LED 모식도. (b) 양자점 LED 단면의 광학 현미경 사진(왼쪽), 그리고 양자점(CdSe/ZnS)과 산화아연(ZnO)의 원자 격자 구조(오른쪽). (c) 고분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO) 간의 에너지 준위 다이어그램. (d) 제작된 발광다이오드의 전계 발광 스펙트럼 및 발광 사진(적색, 녹색, 청색, 백색 모두 구현이 가능함을 보여준다)

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 국가과학기술연구회(이사장 이상천, 이하 연구회), 과학기술출연기관장협의회(회장 이병권(KIST), 이하 과출협)의 후원으로 110여명의 연구회 소관 25개 출연(연) 연구자 등이 참가한 가운데 3.24(화) 제1회 출연(연) 창조런치3.0(free lunch) 행사를 개최했다. 출연(연) 창조런치3.0(free lunch)은 25개 연구회 소관 출연연구기관들이 오찬과 연계해 각 기관의 연구현황을 소개하고 융합·협력할 수 있는 아이디어를 발굴하는 소통의 자리로, 2017년까지 매월 연구회 소관 25개 출연(연)이 순회하며 개최할 예정이다. 작년 12월 표준(연)에서 시범 개최된 출연(연) Free Lunch Day에 정부 3.0시대가 추구하는 공유, 소통, 개방과 출연(연) 정책의 핵심인 융합·협력의 의미를 새롭게 담은 본 행사는, 출연(연)이 자발적으로 기획·추진하였다는데에 큰 의미가 있다. KIST는 행사 당일 출연(연) 조직운영의 모델로 주목받고 있는 임무수행형 연구소 운영방식을 타 출연(연)과 공유하는 한편, 금년 새롭게 출범한 로봇·미디어연구소, 차세대반도체연구소를 R&D혁신 관점에서 소개하고 타 출연(연)과 협력할 수 있는 방안에 대해 논의하였다. 융합과 화합을 상징하는 음식인 비빔밥과 탕평채로 구성된 오찬과 연계하며, KIST의 신규 임무수행형 연구소의 설립취지, 운영방식, 주요 연구내용 등에 대한 KIST의 소개가 있었다. 이후, 질의응답 등 활발한 토론과 소통이 이루어지며 다양한 형태의 협력 아이디어가 도출되었다. 오찬 후에는 행사 참가자가 두 그룹으로 나뉘어 두 연구소의 Lab투어 등을 통해 실제 연구현장을 관찰할 기회를 가졌다. 본 행사는 과학기술분야 출연(연)의 부원장급으로 구성된 과출협 산하 출연(연)발전위원회에서 자발적으로 기획·도출한 것으로, 위원장을 맡고있는 KIST 임태훈 부원장은 “창조런치3.0(free lunch)이 출연(연)의 진정한 교류와 협력을 위한 하나의 문화로 정착할 수 있도록 지원하고, 실질적인 협력 성과를 거둘 수 있도록 미래부, 연구회와도 적극 협력해 나가겠다”고 밝혔다.

바이러스로 유해한 휘발성 유기물에만 반응하는 초 고감도 센서 개발 - 기존 기술로는 비슷한 화학품과 구별하지 못하던 발암물질 벤젠을 1000만분의 1 수준까지 실시간 모니터링 - 바이러스 활용하여 기체분자에 선택적으로 결합하는 단백질 조각을 찾아 초소형 초고감도 센서로 구현 새집증후군으로 잘 알려진 포름알데히드와 같은 유해한 휘발성 유기물은 종종 건강에 심각한 위협이 되곤 한다. 이런 휘발성 기체는 종류가 매우 다양하고 화학적으로 비슷한 물질들이 많아서, 고가의 분석 장비를 통해서만 구별하고 측정할 수 있었다. 국내 연구진이 가늘고 긴 모양의 바이러스를 유전적으로 조절해 인체에 유해한 휘발성 유기물만 명확히 구분하는 초소형 센서를 개발했다. 개발한 센서는 단백질 조각을 활용해 값이 싸고 대량생산이 가능할 뿐 아니라, 1000만분의 1( 0.1 ppm) 수준의 초고감도 센싱이 가능하다. 실내？외 공기질 파악이나 위험물 감지 뿐 아니라 인간의 호흡에서 배출되는 대사산물도 확인할 수 있어 다양한 IoT 기반의 센서 개발에 활용될 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 KIST 바이오마이크로시스템연구단 김상경 박사, 황교선 박사와 스핀융합연구단 이현정 박사 공동연구팀이, “바이러스와 단백질 조각을 이용하여 유기계 (발암성) 환경유해물질을 정확히 구분하여 모니터할 수 있는 초소형 센서를 개발했다”고 밝혔다. 생활 환경이나 산업현장에서 발견되는 휘발성 유기물(volatile organic compound, VOC)은 호흡을 통해 흡수되거나 피부, 점막에 오랜 시간 노출되면 알러지, 천식, 심하면 암과 같은 심각한 만성질환을 일으킨다. 최근 나노기술을 이용한 초고감도의 센서들이 개발되었지만 VOC와 비슷한 기체에 대하여 다 같은 신호를 내기 때문에, 유해한 특정기체가 포함되어 있는지 별 문제가 없는 유기물이 다량 있는지 구분할 수 없었다. 또한 생활 환경에서 흔하게 발생하는 비교적 무해한 가스에도 같은 신호를 내서 위험을 감별하기 어려웠다. 본 연구에서는 유전자를 조절하여 가늘고 긴 모양의 바이러스인 박테리오파지를 다양하게 만든 다음, 그 중 벤젠 유도체 기판에 결합하는 박테리아파지만을 찾아내어 분석해 벤젠만 잘 잡는 단백질 조각, 즉 펩티드를 찾아내었다. 이렇게 찾아낸 펩티드들은 우리 주변에 흔히 볼 수 있는 알콜이나 유해성이 높지 않은 아세톤 등의 화학물질에는 반응하지 않기 때문에, 대표적 발암성 화학물질인 벤젠을 정확히 찾아낼 수 있다. 연구진이 개발한 센서는 기존의 센서들이 차이를 구별할 수 없었던 벤젠과 톨루엔과 같은 유사한 화학약품들도 분명하게 구분할 수 있어 센싱 능력이 더욱 향상되었다. 벤젠은 불완전 연소나 다양한 용매로부터 발생할 수 있는 대표적인 유해 VOC로 주거환경이나 자동차에서 실내 공기의 질을 좌우하는 중요한 요소이다. 벤젠과 그와 유사한 화학약품인 톨루엔은 석유화학공정에서도 대량으로 취급되는 중요한 원료로서, 산업현장의 안전을 위해서도 모니터할 필요가 높다. 사람과 동물이 가진 냄새를 구분하는 후각수용체 단백질은 모두 휘발성 기체에 반응하는 센서들이다. 따라서 사람의 후각수용체 단백질을 그대로 이용하여 기체 센서로 구현하려는 시도도 이어지고 있다. 본 연구는 후각수용체 단백질과 비슷한 성질의 펩티드를 이용한 센서로 연구에 쓰이는 펩티드는 단백질과 같이 아미노산으로 만들어졌지만 백분의 일 정도의 아주 작은 조각으로서, 값싸게 대량으로 제조할 수 있고 다양한 온도, 습도 환경에서 매우 안정하여 초소형 소자에 적용하고 제품화하는데 쉬운 장점이 있다. 이 외에도 다양한 휘발성 유기물은 식품의 신선도, 숙성이나 발효를 확인할 수 있는 지표가 되며 사람의 호흡에 섞인 유기물은 건강상태와도 밀접하게 연관되어 있다. 따라서 개발된 펩티드(단백질 조각)을 이용한 VOC 감지는 환경, 식품, 건강관리 등의 다양한 영역에서 적용될 수 있는 원천기술로서, IoT 기반의 새로운 초소형 센서 개발로 이어질 것으로 전망된다. 공동 연구자인 KIST 김상경 박사와 황교선 박사, 이현정 박사는 “이번에 개발한 방식은 표적기체가 정해지면 그에 대한 선택적 펩티드를 찾아내는 방식이기 때문에 향후 원하는 VOC에 최적화된 센서를 빠르게 구현할 수 있으며 가격경쟁력과 안정성을 갖추어 광범위한 가스센서 제품에 적용될 것으로 기대한다”고 밝혔다. 본 연구는 환경부 글로벌탑 환경기술개발사업과 KIST 기관고유 과제의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 사이언티픽 리포트 (Scientific Reports)지에 3월 17(화)일자 온라인판에 게재되었다. * (논문명) Single-carbon discrimination by selected peptides for individual detection of volatile organic compounds - (공동 제1저자) (한국과학기술연구원) 주수미, 이기영 박사 - (공동 교신저자) 한국과학기술연구원 이현정 박사, 김상경 박사, 황교선 박사 <그림설명> <그림 1> 벤젠 모사 기판에 특정 박테리오파지가 붙는 방식과 박테리오파지의 자세한 구조 모식도. 펩티드 라이브러리를 기판과 결합시킨 후 잘 씻어내면 특정 펩티드로 둘러싸인 박테리오파지만이 벤젠 모사기판에 붙어서 남는다. <그림2> 가스의 농도와 습도 및 온도를 정확히 조절하여 센서의 성능을 평가할 수 있도록 구성한 시스템. 가운데 작은 반응조 (동그라미 안)에 펩티드를 이용한 마이크로센서가 들어가게 되며 각종 가스에 연결된 밸브를 전자식으로 조절하서 신호를 측정한다. 한개 마이크로칩의 크기는 1cm보다 작다. <그림3> 펩티드 기반 센서들이 화학적으로 미세한 차이를 가진 벤젠과 그 유사 가스들에 각각 다른 신호를 내 구분한다. 특히, 신호 방해물질인 알콜 등에 대해서는 거의 반응하지 않아서 유해물질만 정확히 측정할 수 있다. (좌) 벤젠과 매우 유사한 톨루엔은 1000배 이상 많은 양을 주입해도 벤젠 센서는 더 미약하게 반응한다. (우)