신기술 소개
NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 38, No. 4, 2020 … 397
높은 색순도와 휘도를 갖는 양자점 기반 전계발광 다이오드(QD-LED, quantum dot light-emitting diode)는 차세대 웨어러블 근거리 디스플레이 (wearable near-eye display) 분야에서 그 응용가능성 이 크다. 다만, 지난 십수년의 연구를 바탕으로 확보 한 QD-LED의 높은 장치효율과 달리, 양자점을 높 은 해상도와 신뢰도로 패터닝하는 기술은 아직 많은 개발이 필요하다.
최근 KAIST의 정연식 교수 연구진은 수 나노미터 의 단일 양자점 스케일에서 전체 필름 스케일의 다 양한 규격으로 양자점을 정밀하게 패터닝하고, 이를 바탕으로 고해상도 다색 양자점 어레이를 형성할 수
있는 침지 전사 프린팅(immersion transfer-printing, iTP) 기술을 소개하였다. 해당 기술은 아래 모식도에 표현된 것과 같이 i) 단단한 주형 표면에서 양자점 용 액의 젖음/비젖음(wetting/dewetting)을 정교하게 제 어하여 양자점을 주형의 홈으로 자기조립시키는 단 계, ii) 양자점과 상호인력이 우수하면서도 추후 침지 공정을 통해 손쉽게 제거할 수 있는 고분자 희생층 을 이용하여 자기조립된 양자점 패턴을 주형으로부 터 분리하는 단계, iii) 양자점에 접촉한 희생층을 제 거하는 동시에 양자점 패턴을 목적기판으로 전사하 는 침지 전사공정으로 구성되어 있다.
iTP 공정은 동역학적 원리에 의해 진행되는 기존
침지 전사 프린팅(Immersion Transfer Printing)을 통한 초고해상도 다색 양자점 패터닝
(Thermodynamic-driven polychromatic quantum dot patterning for light-emitting diodes beyond eye-limiting resolution)
Jung et al. Nature Communications, 11, 3040 (2020)
그림 1. (a) iTP 공정의 개략도.. (b)-(c) 확보한 풀컬러 RGB 양자점 어레이의 형광 이미지 (3.7-368 PPD).
신기술 소개
398 … NICE, 제38권 제4호, 2020
의 전사 공정과 달리 열역학적 원리에 의해 진행되 며, 이에 따라 일반적으로 전사 프린팅 공정의 단점 이자 한계라고 여겨졌던 복제 해상도와 인쇄 충실도 를 극복한 기술이다. 연구진은 iTP 기술을 활용하여 넓은 해상도 범위에서 ~100%의 인쇄 수율을 가지는 초고해상도(<368 PPD) 풀컬러 RGB 양자점 어레이
를 형성하는데 성공하였다. 최종적으로 14.8 cdA-1의 최대 전류효율과 3.3%의 최대 외부양자효율을 갖는 iTP QD-LED를 확보하였다. iTP 기술은 양자점을 위 한 실용적이고 효과적인 패터닝 기술이 될 수 있을 뿐만 아니라, 바이오센서나 태양광 장치, 촉매 등 다 양한 분야에 널리 적용될 것으로 기대된다.
