[한국기술뉴스]

DGIST 에너지공학전공 이종수 교수 연구팀은 광학적 특성이 우수한 코어-쉘 퀀텀닷 제조법을 개발했다. DGIST 산학협력단을 통해 2016년 8월 5일 특허를 출원(출원번호 제1020160100342호)했다. 특허 명칭은 'InP/ZnS 코어-쉘 양자점, 그 제조방법 및 이를 포함하는 LED’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다. 

[기자]

퀀텀닷은 사이즈가 2~10㎚ 정도 되는 나노 입자입니다. 초미세 반도체 입자라고도 불립니다. 이 나노결정이 지닌 독특한 광학 및 전자특성들로 인해 폭넓게 연구되어 왔습니다. 기존의 퀀텀닷은 중금속인 카드뮴을 사용하여 제작되었습니다. 그러나 독성으로 인해 인듐으로 재료가 대체되고 있습니다. 인듐은 독성이 낮고 밴드갭 튜닝성이 좋습니다. 퀀텀닷은 빛을 낼 때 밴드갭 차이로 에너지가 바뀌며 밴드갭이 다른 밴드갭으로 이동할 때 빛이 나옵니다. 밴드갭의 튜닝성이 좋으면 디스플레이에 적용했을 때 색 재현력을 높일 수 있습니다. 이에 퀀텀닷의 광 안정성 및 신뢰성 향상은 물론 색 재현력을 높일 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있습니다.

DGIST 연구팀은 인듐과 황을 이용해 광학적 특성이 우수한 코어-쉘 퀀텀닷 제조 방법을 발명했습니다.

비카드뮴계 세 가지 특정 성분을 혼합해 인듐계 양자점 코어를 형성합니다. 이후 황을 혼합하여 인듐과 황을 이용해 코어-쉘 양자점을 제조합니다. 종래에 퀀텀닷 합성에 있어서 물은 전구체 전환율에 영향을 미치며 퀀텀닷의 크기분포를 넓어지게 할 수 있어 불순물로 간주되었습니다. 그러나 본 발명에서는 반응계에 존재하는 물이 비정질 인산염층을 형성함으로써 퀀텀닷의 성장을 방해하여 크기를 줄일 수 있습니다. 또한 물의 유용한 효과를 이용해 얻어진 새로운 물리 화학적 특성으로 인해 우수한 광학적 특성을 나타냅니다. 이를 통해 색 재현성이 우수하고 광학 특성은 물론 열적 안정성이 향상된 퀀텀닷을 제조할 수 있습니다.

퀀텀닷의 활용 범위를 디스플레이뿐만 아니라 태양광과 광 치료 등으로 넓혀 다양한 광 관련 산업에 적용할 수 있을 것으로 기대됩니다.