최근 벨기에 아이멕 연구혁신센터(아이멕)는 연구 결과 논문을 통해 새로운 페로브스카이트 발광 다이오드(펠레드, 페로브스카이트 주도의) 적층 구조를 성공적으로 개발했다고 발표했습니다. 놀랍게도, 이 구조에서 PeLED의 밝기는 현재 가장 진보된 유기 발광 다이오드(OLED)의 최대 1,000배에 달합니다. 아이멕 연구팀은 "광학.org" 저널 뉴스에서 유럽 연합 지원 극단론자-럭스 프로젝트의 중요한 성과로서, 이 획기적인 성과는 페로브스카이트 주입 레이저를 향한 으흐흐 핵심 이정표라고 할 수 있으며, 앞으로 디스플레이, 이미지 투사, 환경 센싱, 의료 진단 등 다양한 분야에서 매우 매력적인 응용 분야를 창출할 것으로 기대됩니다.
현재 발광 다이오드(주도의)의 응용 범위는 일반 TV와 컴퓨터 화면부터 신호등, 항공 조명 등에 이르기까지 매우 광범위하며, 이는 현대 조명 및 감지 기술의 변혁을 크게 촉진했습니다. 현재 널리 사용되는 디스플레이 기술 중 하나인 유기 발광 다이오드(OLED)는 TV 화면, 컴퓨터 모니터, 스마트폰, 휴대용 게임기 등 디지털 디스플레이 화면 제조에 널리 사용되고 있습니다. OLED의 원리는 유기 박막 고분자를 반도체 소자로 사용하는 것입니다. 그러나 발광 재료와 같은 객관적인 조건으로 인해 OLED의 최대 휘도에는 상한선이 있습니다. 햇빛 아래에 있을 때 스마트폰의 OLED 화면 내용을 보는 것이 매우 어렵다고 상상해 보세요.
이러한 배경에서 페로브스카이트 발광 재료는 독보적인 장점을 보여줍니다. 페로브스카이트는 입방정계 결정 구조를 가진 페로브스카이트 산화물의 한 종류입니다. 이 물질의 특수한 물리적 특성은 태양전지(현재 페로브스카이트의 주요 응용 분야)에만 국한되지 않는 응용 가능성을 제공합니다. 지난 10년 동안 탁월한 광전자 특성, 저비용 공정 특성, 그리고 효율적인 전하 전달 능력을 갖춘 페로브스카이트는 발광 다이오드 응용 분야에서 점차 주목받으며, 많은 주목을 받고 있는 유망한 후보 물질로 자리 잡았습니다.
페로브스카이트 발광 다이오드(펠레드)는 많은 주목을 받고 있지만, 여전히 해결해야 할 과제에 직면해 있습니다. 관련 뉴스에서 지적했듯이, 페로브스카이트는 높은 전류 밀도를 견딜 수 있지만, 아직 고강도 결맞음 광을 방출하는 레이저 구동에는 도달하지 못했습니다. IMEC의 선임 연구원이자 자연 Photonics에 게재된 연구 논문의 교신저자인 폴 헤레만스 교수는 다음과 같이 말했습니다. "극단론자-럭스 프로젝트에서, IMEC은 광 손실이 낮은 페로브스카이트 발광 다이오드(펠레드) 아키텍처를 최초로 도입하여 유도 방출을 지원하는 전류 밀도로 PeLED를 구동하는 데 성공했습니다." 헤레만스 교수는 또한 다음과 같이 덧붙였습니다. "이 새로운 아키텍처는 전송층, 투명 전극, 그리고 반도체 활성 물질인 페로브스카이트로 구성되어 있으며, 기존 OLED보다 수만 배 높은 3킬로암페어/제곱센티미터의 전류 밀도로 작동할 수 있습니다."
그렇다면 이 새로운 아키텍처는 어떤 획기적인 발전을 이루었을까요? 으아아아 이 아키텍처를 통해 기존의 광 펌핑 외에도 증폭된 자발 방출을 전기적으로 향상시켰습니다. 총 유도 방출에서 전기 주입이 차지하는 비중이 최대 13%에 달한다는 것을 실험적으로 검증했으며, 이는 박막 주입 레이저 개발의 한계점에 매우 근접한 수치입니다. 아이멕 프로젝트 매니저이자 본 연구의 교신 저자인 로버트 게르하르는 "이러한 획기적인 성과는 고출력 박막 레이저 다이오드 개발에 새로운 가능성을 열어주고 박막 페로브스카이트 레이저의 새로운 응용 분야를 위한 탄탄한 기반을 마련해 줍니다."라고 설명했습니다.
