인간의 눈이 가장 민감하게 반응하는 전자기 스펙트럼의 빛인 매우 순수한 녹색-청색 빛을 발산하는, 콜로이드성 카드뮴 셀레나이드 나노판(cadmium selenide nanoplatelet)을 이용한 조절가능한 발광 다이오드(tuneable light-emitting)가 처음으로 캐나다 토론토대학(University of Toronto) 연구팀에 의해 개발되었다. 이 기기는 매우 좁은 폭(bandwidth)으로 발광하기 때문에, 방출 파장이 10nm 정도만 변해도 명확히 감지할 수 있다. 따라서 매우 향상된 색상을 구현하는 고품질 디스플레이를 제조하는데 활용할 수 있다.

콜로이드성 나노판은 준2차원 양자우물(quantum well)이며 약 10nm 정도로 매우 좁은 폭을 갖는 빛을 발산하는 반도체 물질이기도 하다. 그러나 이런 물질이 발산하는 빛의 파장은 쉽게 조절할 수가 없는데, 그것은 원자층에 두께에 크게 영향을 받는 파장을 방출하기 때문이다.

Edward Sargent가 이끄는 연구팀은, 고온에서 카드뮴 셀레나이드 나노판과 카드뮴 설파이드(cadmium sulphide)를 용액 상에서 합금하는 방식으로 이 문제를 해결하는데 성공하였다. 이 방식은 연구팀으로 하여금 반도체의 밴드갭(bandgap)과 방출되는 빛의 파장을 미세하게 조절할 수 있도록 해 주었으며, 원자규모로 두께를 조절할 수 있게 되었다고 연구원인 Fengjia Fan은 연구성과를 평가하였다.

가장 좁은 파장을 이용한 발광
연구팀은 개발된 나노판을 이용해 LEDs를 제작하였다. 최종 구조물은 2.1V의 턴온 전압(turn-on voltages)을 달성하였으며, 지금까지 개발된 콜로이드성 반도체 LEDs에 가장 좁은 파장 범위인 12.5nm를 능가하였다. 연구팀이 개발한 기기에서 발산된 색상은 이 물질을 대상으로 구현된 것 중에서 가장 순수하다고 Mayuran Saravanapavanantham은 강조하였다. 또한 지금까지 개발된 녹색 LED 중에서 가장 뛰어난 것이라고 덧붙였다.

최소식별차(Just-noticeable-difference)
인간의 눈은 적색의 차이를 그리 잘 구별하지 못하며, 스펙트럼 상에서 멀리 떨어진 적색간의 차이만을 구별할 수 있다. 반면, 청색-녹색 색상의 차이는 매우 잘 구별하는 편으로, 스펙트럼 상에서 그 위치가 매우 유사한 경우에도 구별할 수 있다. 색상을 구별하는 이런 능력을 최소식별차라고 칭하며, 이렇게 순수한 녹색-청색 발광장치는 전자기 스펙트럼에서 더 더 다양한 색상을 표현할 수 있도록 해 준다. 즉, 더 높은 품질의 텔레비전, LCDs 및 전화기의 화면을 만드는데 응용할 수 있다. 

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』