부산대·성균관대 양자점 초정밀 패터닝 성공... '효율·수명 확보'

포토레지스트·리간드 교환 불필요
고분자 그물망으로 양자점 고정
효율 1.7배·구동 수명 3배 증가
국제학술지 AFM 표지논문 게재

'비파괴형 양자점(QD) 초정밀 패터닝 기술'의 핵심 원리와 결과를 보여주는 연구 이미지./부산대 제공

부산대학교와 성균관대학교 공동연구팀이 차세대 디스플레이 소재인 양자점을 손상 없이 초정밀하게 배열하는 기술을 개발해 AR·VR용 마이크로디스플레이 상용화에 청신호를 켰다.

부산대 노정균·황도훈 교수와 성균관대 임재훈 교수 연구팀은 포토레지스트(PR)와 리간드 교환 과정 없이도 양자점(QD)을 미세하게 패터닝할 수 있는 비파괴형 포토리소그래피 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

이번 연구는 재료과학 분야 권위지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈' 2월호 표지논문으로 선정됐다.

기존 양자점 패터닝 방식은 감광재를 사용하는 과정에서 소재가 손상되거나, 복잡한 공정으로 인해 광학적 특성이 저하되는 한계가 있었다.

연구팀은 양자점을 정공수송 고분자 및 광가교제와 섞은 뒤 자외선을 쏘아 고분자 그물망 사이에 양자점을 안정적으로 가두는 '블렌드형 발광층' 기술을 도입해 이 문제를 해결했다.

이 기술을 적용한 결과 단색 10,000 ppi 이상의 초고해상도 패턴을 구현하는 데 성공했다. 특히 기존 방식 대비 외부양자효율은 1.7배 향상됐으며 구동 수명은 3배나 증가했다.

또한 유해 중금속이 없는 탈카드뮴 양자점 등 다양한 나노 재료에도 적용이 가능해 높은 범용성을 입증했다.

노정균 부산대 교수는 "이번 기술은 양자점 손상을 방지하면서도 공정을 단순화해 디스플레이의 성능을 획기적으로 높였다"며 "양자점 기반의 AR·VR용 디스플레이 상용화를 앞당기는 중요한 전환점이 될 것"이라고 밝혔다.

부산=김성욱 기자 attainuk0518@