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| 다이렉트 광촉매 패터닝의 원리 및 공정 개요도.(KAIST 제공)/뉴스1 |
국내 연구진이 가상현실(VR)을 실제처럼 생생하게 구현할 패터닝 기술 개발에 성공했다.
한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 조힘찬 교수 연구팀이 발광성 나노소재의 높은 발광 효율을 유지하며 초고해상도 패턴을 제작하는 패터닝 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.
높은 색 순도와 발광 효율로 인해 차세대 발광체로 주목받고 있는 양자점(퀀텀닷)이나 페로브스카이트 나노결정과 같은 용액공정용 나노소재들의 경우 고유의 우수한 광학적 특성을 유지하면서 균일한 초고해상도 패턴을 제작하는 것이 어렵다.
때문에 이런 문제를 극복할 수 있는 새로운 소재 및 공정 기술을 개발하는 것이 차세대 디스플레이 구현에 있어서의 필수 요소다.
이에 연구팀은 양자점과 페로브스카이트 나노결정이 가지는 강한 광촉매 특성을 활용해 양자점 또는 페로브스카이트 나노결정에 빛이 조사됐을 때 나노결정 리간드 사이에서 가교(crosslinking) 화학 반응이 쉽게 유도되도록 소재를 설계했다.
이를 통해 연구팀은 발광성 나노소재의 고유한 광학적 특성을 완전히 보존할 수 있는 초고해상도 패터닝 기술을 개발했다.
연구팀은 해당 공정을 통해 560 나노미터(nm) 수준의 패턴 너비를 가지는 초고해상도(1만2000 ppi급) 페로브스카이트 나노결정 패턴을 균일하게 제작할 수 있음을 확인했다.
이는 증강현실/가상현실 디스플레이에서 일반적으로 요구되는 해상도(수천 ppi)를 훨씬 상회하는 값이다.
형성된 발광 나노소재 패턴은 물리·광학적 특성 측면에서 높은 균일도를 보였다.
또 연구팀은 정밀한 분석을 통해 개발된 광촉매 패터닝 공정에서의 정확한 반응 메커니즘을 규명했고, 이러한 패터닝 메커니즘이 양자점과 페로브스카이트 뿐만 아니라 발광성 고분자에까지 범용적으로 적용될 수 있는 높은 확장성을 가지는 기술이라는 것을 확인했다.
연구팀은 개발된 광촉매 패터닝 기술이 연속적인 다층 공정 및 발광 다이오드 소자 제작에 적용 가능하다는 것을 증명, 높은 산업적 활용 가능성도 입증했다.
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| 조힘찬 KAIST 신소재공학과 교수 |
조힘찬 교수는 “광촉매 패터닝 기술은 간단한 공정을 통해 다양한 발광 나노소재의 우수한 광학적 특성을 그대로 유지하면서 초고해상도 패터닝을 쉽게 가능하게 한다는 점에서 차세대 디스플레이, 이미지 센서 등 다양한 산업에서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
KAIST 신소재공학과 맹성규 석사과정 및 박선재 박사과정이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단과 삼성전자의 지원을 받아 수행됐다.