국민대 화학과 이유빈 석사수료생, 리간드 교환 없이 고효율 페로브스카이트 LED 구현
국민대학교(총장 정승렬) 화학과 김영훈 교수 연구팀의 이유빈 석사수료생이 성균관대학교 이보람 교수, 한양대학교 이태경 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 별도의 후합성 리간드 교환 공정 없이 고효율 페로브스카이트 발광다이오드(LED)를 구현하는 데 성공했다. △ 사진= 페로브스카이트 나노결정 기술 모식도 이번 연구 성과는 재료과학 분야의 국제학술지 ‘Advanced Functional Materials’에 ‘Direct Integration of Conductive, Emissive Perovskite Nanocrystals into Efficient Light-Emitting Diodes Without Post-Synthetic Ligand Exchange’라는 제목으로 게재될 예정이다. ‘Advanced Functional Materials’는 기능성 소재와 나노기술, 화학, 물리 등 재료과학 전반의 연구 성과를 다루는 국제학술지로, 피인용지수(Impact Factor) 19.9를 기록하며 JCR 기준 상위 5% 이내에 속한다. 페로브스카이트 나노결정(Perovskite Nanocrystals, PNCs)은 높은 발광 효율과 우수한 색순도, 용액 공정성을 갖춰 차세대 디스플레이용 발광다이오드의 핵심 소재로 주목받고 있다. 그러나 기존 합성법으로 제조된 나노결정 표면에는 긴 탄화수소 사슬을 갖는 유기 리간드가 다량 존재해 나노결정 간 전하 이동을 방해하는 문제가 있었다. 이에 고성능 소자를 제작하기 위해서는 합성 후 긴 리간드를 짧은 리간드로 교체하는 ‘후합성 리간드 교환(post-synthetic ligand exchange)’ 공정이 일반적으로 요구돼 왔다. 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 SN2 반응 기반의 heat-up 합성법을 이용해 나노결정의 표면 화학을 합성 단계에서부터 제어했다. 이를 통해 기존 나노결정 표면의 oleate 리간드 양을 크게 줄이고, Br⁻가 풍부하게 표면을 안정화하는 낮은 리간드 밀도의 CsPbBr₃ 페로브스카이트 나노결정을 개발했다. 특히 OAM/Br⁻ 표면 조합이