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서강대-성균관대-UNIST 공동연구팀 머리카락 두께 1/100 수준의 정밀도로 퀀텀닷 공정 기술 개발
서강대-성균관대-UNIST 공동연구팀 머리카락 두께 1/100 수준의 정밀도로 퀀텀닷 공정 기술 개발
  • 배지우
  • 승인 2022.09.26 09:43
  • 댓글 3
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재료과학분야 최상위급 국제학술지인 “어드밴스드 머티리얼즈’(Advanced Materials) 게재, 미래형 초고해상도 퀀텀닷 영상장치 개발에 기여

서강대학교(총장 심종혁) 화공생명공학과 강문성 교수, 성균관대 나노공학과 배완기 교수, 울산과학기술원(UNIST) 화학과 김봉수 교수 공동연구팀이 퀀텀닷(quantum dot, 수나노미터 크기의 반도체 결정, 양자점이라고도 함) 발광 소재를 마이크로미터(micrometer = 10-6 m = 머리카락 두께의 약 100분의 1) 수준의 폭과 간격으로 공정하는 초정밀 패터닝 방법을 개발하였다. 

서강대 김문성 교수, 성균관대 배완기 교수, 유니스트 김봉수 교수.
왼쪽부터 서강대학교 강문성 교수, 성균관대학교 배완기 교수, UNIST 김봉수 교수.

퀀텀닷은 높은 발광효율과 높은 색순도를 갖는 소재로 보다 밝고 선명한 영상을 구현하는 데 쓰일 차세대 디스플레이 소재이다. 특히나 가상현실, 증강현실 등을 구현하는 미래형 초고해상도 디스플레이 구현의 핵심소재로 최근 산업계와 학계에서 커다란 관심을 받고 있다. 

퀀텀닷 기반의 미래형 디스플레이 구현을 위해서는 다음의 공정 문제들이 반드시 해결되어야 한다. 우선, 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색을 방출하는 퀀텀닷을 수 마이크로미터 수준의 폭과 간격으로 정밀하게 배치하는 초고해상도 패터닝 공정 개발이 필요하다. 해당 공정은 오차 없이 높은 수율로 진행되어야 하며, 공정 과정에서 퀀텀닷 고유의 발광 특성(방출되는 빛의 색, 광 효율 등) 저하가 발생하지 않아야 한다. 또한, 이 모든 요구사항은 카드뮴, 납, 수은 등의 중금속을 포함하지 않아, 환경적 제약으로부터 자유로운 비중금속계 발광형 퀀텀닷에 대해 만족되어야 한다.  

강문성 교수 공동연구팀 퀀텀닷의 표면에 있는 리간드(퀀텀닷의 분산성 확보를 위해 표면에 도입된 유기물)와 선택적으로 광화학반응(빛이 조사되었을 때 진행되는 화학반응)을 일으켜 이웃한 퀀텀닷 간에 화학적 결합을 형성시키는 광가교 첨가제와 이를 활용한 초고해상도 퀀텀닷 광패터닝(자외선 노광을 통해서 소재의 패턴을 형성하는 기술) 공정 기술을 개발하였다. 
주목할 만한 점은, 높은 성공률로 이웃한 퀀텀닷간 화학적 결합을 형성하면서도 동시에 화학적 결합이 형성되는 과정에서 발생할 수 있는 양자점 발광 특성 저하를 차단하는 광가교제의 화학적 구조를 설계하였다는 점이다. 이를 바탕으로 인듐, 인, 아연, 황 등의 비중금속 원소로만 이루어진 고효율 발광형 퀀텀닷을 발광특성 저하 없이 수 마이크로 수준으로 패터닝할 수 있을 것이라 예상된다. 

서강대 화공생명공학과 강문성 교수는 “개발된 패터닝 공정은 이미 반도체 및 디스플레이 산업에서 범용적으로 사용되고 있는 포로레지스트(photoresist) 패턴을 형성하는 공정과 본질적으로 같아 대면적의 기판에도 고해상도의 균일한 패턴 형성이 담보된 기술로 현장에서 이미 사용되는 설비들을 그대로 사용할 수 있다는 점에서 산업적 적용성이 높다”라고 평하였다. 

UNIST 김봉수 교수는 “공정적용을 위해 양자점을 별도로 개질하는 대신 간단하게 첨가제를 사용하는 형태로, 여러 기업을 통해 이미 생산성이 담보된 고효율 발광형 양자점을 별도의 개질 없이 있는 그대로 사용할 수 있기에 산업적 임팩트가 있을 것으로 기대한다”라고 전하였다. 또한, 성균관대 배완기 교수는 “점점 커지는 미래형 디스플레이 시장에 실질적으로 기여할 수 있을 것”이라고 전했다. 

해당 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 나노・소재 기술개발 사업, 삼성전자 미래기술육성센터, 삼성디스플레이의 지원을 통해 진행되었으며, 논문은 9월 23일 재료과학 분야의 최상위급 국제학술지인 “어드밴스드 머티리얼즈’(Advanced Materials; 인용지수 32.09)에 발표되었다. 


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윤진한 2022-09-26 15:24:03
지속적 제한을 하는게 옳습니다.

윤진한 2022-09-26 15:23:23
계보인 고려 국자감(통일신라 국학), 고려말 성균관, 조선 성균관, 해방후의 성균관대의 유일무이 최고대학 자격을 극복하지 못해왔습니다. 대중언론에서 왜구잔재 경성제대 후신 서울대를 50년정도 이기며 극복해도, 성씨없는 일본 천황으로 새롭게 올라선 점쇠(히로히토,나루히토등)가 세운 경성제대 후신 서울대 마당쇠를 이긴 돌쇠대학으로 주권.자격.학벌없이 다시 항거하는 과정을 가지게 될것. 한편, 교과서(국사,세계사), 헌법, 국제법을 못이기는 대중언론.입시지의 한계를 알아야 함. Royal 성균관대, 세계사의 교황반영 교황윤허로 설립이 기획되어 세워진 귀족사제 이나시오의 예수회(교황청의 실세)산하 서강대는, 국제관습법상 성대다음 Royal대 예우! 성균관대와 서강대만 Royal대며, 일류.명문으로 지속적 제한을 하

윤진한 2022-09-26 15:22:51
좋은 연구입니다. 600년 역사의 성균관(성균관대). 해방후 미군정당시 성균관 복구령에 따라, 전국 유림대회에서 선출된 성균관장이, 전국 유림대회 결의에 따라 성균관대를 미군정에 대학기구로 등록(성균관은 제사기구로 분리)하고,국사교육은 이전 관례대로 조선.대한제국 유일무이 최고 교육기관 성균관(해방후 성균관대가 정통승계)에 대한 교육을 실시해왔음. 해방후 국사 성균관자격 성균관대에 대항하여 대중언론과 새로생긴 입시지에서,주권.자격.학벌없이 항거해온 마당쇠, 불교 Monkey서울대와 그 밑에서 살아온 일본강점기 연희전문 후신 연세대나, 서민출신 이용익의 보성전문(동학란을 일으킨 천도교 소속이다, 해방후 친일파 김성수가 인수, 고려대가 되어 동아일보에서 서울대 뒤에 붙어 살아옴)은 고구려 태학이후 최고대학 계보