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서강대 화공생명공학과 강문성 교수 연구팀, 고해상도 양자점 패터닝 공정 개발
서강대 화공생명공학과 강문성 교수 연구팀, 고해상도 양자점 패터닝 공정 개발
  • 하영
  • 승인 2020.06.09 17:34
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서강대학교(총장 박종구) 화공생명공학과 강문성 교수 연구팀은 양자점용 광가교제를 이용하여 양자점 박막을 고해상도로 패터닝(patterning) 하는 기술을 개발하였다.

                          
                           

과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원(미래디스커버리사업, 개인기초연구사업)을 통해 수행된 본 연구는 성균관대 SAINT 배완기교수팀과 함께 공동으로 진행되었으며 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 6월 8일자 온라인판에 게재되었다. (논문명: High-resolution patterning of colloidal quantum dots via non-destructive, light-driven ligand crosslinking )

패터닝 공정기술의 핵심은 양자점으로 이루어진 박막에 광화학적 활성을 부여하는 것으로, 이를 위해 자외선에 직접 노출된 곳에서만 양자점 간 경화반응을 유도할 수 있는 양자점용 광가교제(light-driven ligand crosslinker, LiXer)를 도입하였다. 연구팀은 박막의 선택적 경화 여부에 따라 발생하는 화학적 내성 차이를 활용하여 양자점 패턴을 형성하였으며, 개발한 공정을 적색, 녹색, 청색 양자점에 대해 연속적으로 적용하여 수 마이크로미터 크기의 고해상도 RGB 양자점 패턴(1400 p.p.i.)을 형성하였다. 또한 형성한 양자점 패턴의 발광특성과 이에 기초한 발광소자의 성능에 저하가 전혀 발생하지 않음을 확인하였다.

   

(가) 양자점용 광가교제를 도입을 통한 양자점 박막의 경화 및 이를 이용한 양자점 광패터닝의 원리.(나) 적색, 녹색, 청색 양자점에 대한 연속적 패터닝 공정도.(다) 개발한 방법을 통해 제작한 1400 ppi 해상도의 RGB 양자점 패턴의 형광현미경 이미지.
(가) 양자점용 광가교제를 도입을 통한 양자점 박막의 경화 및 이를 이용한 양자점 광패터닝의 원리.(나) 적색, 녹색, 청색 양자점에 대한 연속적 패터닝 공정도.(다) 개발한 방법을 통해 제작한 1400 ppi 해상도의 RGB 양자점 패턴의 형광현미경 이미지.

본 기술은 양자점 본연의 우수한 색순도, 발광효율 및 광전기적 특성을 유지하면서도 높은 해상도로 양자점 패턴을 형성할 수 있어 초고해상도, 높은 색 재현율을 요구하는 근거리용 디스플레이(AR/VR) 또는 대면적 디스플레이 (TV, 사이니지용 디스플레이 등)에도 적용될 수 있다.

강문성 화공생명학과 교수는 ‘본 양자점 패터닝 기술은 양자점의 우수한 발광특성은 유지하면서 고해상도의 픽셀을 구현활 수 있으며, 무엇보다도 공정을 위해 현재 반도체 및 디스플레이 산업에서 널리 사용되고 있는 포토리소그래피 설비에 바로 접목 가능한 방법이라 산업적 파급효과가 클 것’이라고 기대했다.


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