프랑스의 연구팀이 수직 배열된 질화물(nitride) 나노와이어를 이용하여 녹색과 파란색 전자기파를 발생시키는 유연한 LED(light emitting diode)를 개발하였다. 이 연구는 유연한 LED 전구와 디스플레이에 유용하게 쓰일 수 있을 것으로 기대한다(그림1).

유연한 LED는 말 수 있는(rollable) 디스플레이, 입을 수 있는(wearable) 지능형 전자소자와 조명 등에 응용될 수 있다. 최근 휘어지는 디스플레이는 가볍고 휘어지는 기판에 유기물을 증착하여 제작되는 유기발광다이오드(OLED, organic light emitting diode)가 대표적이다. 유기발광다이오드는 최근 많은 발전을 거듭해왔으나, 최근 한계를 드러내고 있다. 특히 파란색을 발광하는 OLED는 밝기와 외부양자효율(external quantum efficiency)이 매우 낮다. 

파리11 대학의 IEF(Institut d’Electronique Fondamentale) 연구팀은 이러한 단점을 극복하기 위해 인듐갈륨질화물/갈륨질화물로 구성된 코어/쉘(core/shell)구조의 나노와이어로 대면적, 전면적 플렉시블 LED를 제작하였다. 이 소자는 인듐의 양에 따라 파란색과 녹색을 발광한다. 더블어 이 두 색을 나타내는 파장의 조합을 통해 넓은 폭의 스펙트럼 구현이 가능하여 다양한 색상을 방출할 수 있다. 더블어 수백 번의 휘어짐에도 이 소자는 발광 특성의 저하없이 안정적으로 작동되었다(그림2,3). 

이 소자는 20마이크로 높이로 수직으로 배향된 질화물 기반의 나노와이어에 PDMS(polydimethylsiloxane)를 채워넣고 기판으로부터 분리하고 은나노와이어(AgNWs)나 금을 전극으로 이용하여 3V의 구동전압으로 작동하는 수센티미터제곱의 면적의 플렉시블 LED를 완성하였다. 이렇게 제작된 플렉시블 LED는 투명하거나 반투명(금전극 사용 시)하다. 

다른 색은 질화물 나노와이어 대신에 비화물(arsenide)나 인화물(phosphide)로 질화물을 대신하여 구현이 가능하다고 연구팀은 전했다. 이렇게 제작된 플렉서블 LED는 파란색, 녹색 및 적색 발광이 가능하여 RGB 기반의 디스플레이 패널이나 LED전구를 이용한 조명의 제작도 가능하며, 더불어 광센서나 태양전지로의 응용도 가능한 기술이라고 연구팀은 설명한다.

본 연구는 나노레터(Nano Letters)에 "Flexible Light-Emitting Diodes Based on Vertical Nitride Nanowires"라는 제목으로 게재되었다. 

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』