핵심 수치: 세계 최고 수준의 성능 기록
서울대 공과대학 이태우 교수와 영국 케임브리지대 사무엘 D. 스트랭크스 교수 공동연구팀이 진공 증착형 페로브스카이트 발광다이오드(PeLED) 개발에서 다음과 같은 성과를 기록했다.
- 광발광 효율: 85% 이상
- 외부양자효율(EQE): 21.9%
- 발광 선폭: 16.8나노미터 (색순도 측정 지표)
이 성과는 2026년 7월 1일 국제학술지 '네이처 나노테크놀로지'에 게재되었다.
기술 난제와 해결 전략
진공 증착은 재료를 진공 상태에서 기화시킨 후 기판 위에 얇은 막으로 쌓는 기존 OLED 생산 방식이다. 페로브스카이트를 이 방식으로 생산할 때 발생하던 핵심 문제는 결정이 빠르고 불균일하게 자라는 현상이었다.
여러 원료 물질이 기판 위에서 동시에 반응하면서 결정이 만들어지는 과정에서 여러 종류의 결정상이 뒤섞여 박막의 고르기가 떨어지고, 발광 효율과 색순도가 감소했던 것이다.
연구팀의 해결책은 다음 두 가지였다.
- X-type 준 2차원 페로브스카이트 발광체 설계: X-type 스페이서 유기 분자가 결정의 무질서한 성장을 억제하고 빛 발광에 유리한 구조가 선택적으로 형성되도록 유도했다.
- 나노미터 크기 스캐폴드 제작: 플루오린화 리튬과 X-type 유기 분자를 결합해 결정이 기판 위에서 무작위로 자라는 현상을 줄이고 박막 전체에서 균일하게 성장하도록 유도했다.
산업 파급 가능성과 적용 분야
페로브스카이트는 OLED를 이을 차세대 디스플레이 소재로 주목받는다. 세 가지 이유는 다음과 같다.
- 빛을 효율적으로 내고 색을 선명하게 구현할 수 있음
- 재료비가 낮음
- 기존 OLED 생산 설비와 호환 가능
특히 기존 설비와의 호환성이 상용화의 관건이다. 별도의 신규 설비 투자 없이도 현재의 OLED 생산 라인을 활용해 페로브스카이트 디스플레이를 제조할 수 있다는 뜻이다.
이 기술은 초고해상도 디스플레이, 증강현실(AR), 가상현실(VR)용 마이크로디스플레이 개발에 활용될 예정이다. 연구팀은 이미 삼성디스플레이와 후속 연구 협력을 진행 중이다.
결론
서울대 연구팀의 성과는 페로브스카이트 디스플레이 상용화에 실질적인 진전을 가져왔다. 기존 OLED 설비를 활용하면서도 세계 최고 수준의 효율을 낼 수 있다는 증명은 업계의 상용화 진입 장벽을 크게 낮추었다. 향후 삼성디스플레이와의 협력 결과가 실제 상용 제품으로 이어지는지가 차세대 디스플레이 시장의 변곡점이 될 것으로 예상된다.