▣ 포스텍-성균관대 연구팀, 그래핀 이용 고효율 OLED 제작 성공


국내 연구진이 ‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀으로 흰색 빛을 내는 유기발광다이오드(OLED) 조명을 만드는 데 성공했다. 이번에 만든 OLED는 휘어지는 등 유연성은 물론 발광효율까지 높아 활용도가 다양할 것으로 기대된다.


이태우 포스텍 교수와 안종현 성균관대 교수, 서울대 홍병희 교수로 이뤄진 공동연구팀은 그래핀으로 발광효율이 높은 OLED를 제작했다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 네이처 포토닉스(Nature Photonics) 9일자로 실렸다.


그래핀은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 반도체로 쓰이는 단결정 실리콘보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다. 강도나 열전도성이 높을 뿐 아니라 탄성도 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않아 차세대 신소재로 각광 받고 있다.


문제는 그래핀 필름은 금속이나 반도체 내에 있는 전자를 외부로 잘 방출시키지 않고, 저항이 높아 집적회로(IC)로 설계하기도 어렵다. 이 때문에 지금까지 그래핀으로 만든 OLED는 기존 ITO(Indium Tin Oxide) 전극으로 만든 OLED보다 발광효율이 낮았다.


연구팀은 이 같은 그래핀 OLED의 한계를 극복하기 위해 겹겹의 구조에 새로운 층을 도입했다. OLED 양극(+) 쪽에 ‘자기조립 고분자 정공주입층’을 넣어 정공이 쉽게 이동할 수 있게 만들고, 전기가 잘 흐를 수 있도록 화학물질도 첨가했다.


그 결과 그래핀 OLED의 발광효율은 1와트(W) 당 102.7루멘(lm)으로 나타났다. 백열등(16lm/W)이나 형광등(85lm/W)보다 월등히 높은 수준이다. 또 ITO전극을 사용하는 OLED(85.6lm/W)보다 약 20% 정도 발광효율이 좋아졌다.


연구팀은 새롭게 만든 그래핀 전극을 이용해 흰색 빛을 내는 OLED를 제작했고, 휘어지는 조명도 만들어, 새로운 형태의 인테리어 조명과 입거나 말아서 가지고 다니거나 잡아당겨서 볼 수 있는 디스플레이의 가능성을 보이기도 했다.


이태우 교수는 “기존 ITO전극을 이용한 OLED는 딱딱해서 부러지기 쉬운 데다, 최근 인듐의 가격이 높아지고 있어 OLED 소재의 대안이 필요했다”며 “유연성이 있는 그래핀으로 만든 OLED는 휘어지거나 돌돌 말 수 있어 활용도가 더욱 다양할 것”이라고 말했다.


그는 또 “그동안 학계에서 그래핀 전극을 사용해 기존 소자의 성능을 뛰어 넘을 수 있는지에 대해 주목했다”며 “이번 연구는 플렉서블 광전소자에서 그래핀 전극의 가능성을 입증한 것으로 향후 연구에도 큰 밑바탕이 될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

<출처>동아사이언스, 2012년 01월 12일

Posted by TopARA

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