일반 LED에서 나오는 빛은 사방으로 퍼지기 때문에 필터를 덧대 원형편광 성분 빛만을 분리하는 방식으로 만드는데, 이 과정에서 밝기가 뚝 떨어지는 게 문제다.
연구팀이 개발한 PeLED는 LED 자체가 처음부터 원형 편광 빛을 낸다. 발광 소재인 페로브스카이트 내부의 ‘키랄’ 분자 덕분이다.
기존에는 키랄 분자 한 종만 첨가하는 방식이 주를 이뤘지만, 구조의 비틀림이 균일하지 않아 편광 방향의 순도나 밝기가 급격히 떨어졌다.
연구팀은 역할을 분담하는 ‘메틸벤질 암모늄’과 ‘비나프틸 인산염’ 키랄 분자를 혼합하는 방식으로 이를 해결했다.
연구팀은 이론 계산을 통해 이런 구조 변화가 실제로 빛의 회전 방향과 밝기에 직접 영향을 준다는 것을 확인했다.
특히 편광 방향의 순도 향상은 보안, 양자정보 통신 분야에서 개발된 PeLED의 잠재력을 보여주는 대목이다. 편광 방향의 순도가 높을수록 좌측 또는 우측 방향으로 도는 빛을 0, 1의 정보로 활용하는 보안이나 통신 기술에서 정보를 정확하게 구분할 수 있게 된다.
송명훈 교수는 “이번에 개발된 기술은 필터 없는 고휘도 디스플레이는 물론 양자 암호 통신과 같은 고부가가치 미래 시장을 선점하는 기술이 될 것”이라고 밝혔다.
연구 성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈’(Advanced Functional Materials)’에 12월3일 온라인 공개돼 정식 출판을 앞두고 있다.
이다예기자 ties@ksilbo.co.kr
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