본 연구실은 차세대 디스플레이 기술의 핵심인 양자점(Quantum Dot, QD) 기반 발광 소자(QD-LED) 개발에 중점을 두고 있습니다. 양자점은 우수한 색 순도와 높은 발광 효율, 그리고 용액 공정이 가능하다는 장점을 바탕으로 차세대 디스플레이의 핵심 소재로 각광받고 있습니다. 본 연구실에서는 다양한 색상의 양자점을 적층하여 백색 발광 다이오드(White QD-LED)를 구현하고, 포토리소그래피 및 원자층증착법(Atomic Layer Deposition, ALD) 등 반도체 집적 공정 기술을 접목하여 고해상도 픽셀 패터닝을 실현하고 있습니다. 특히, ALD를 활용한 ZnO, ZnMgO 등 금속 산화물의 초박막 증착 및 표면 처리 기술을 통해 양자점 박막의 용매 저항성을 극대화하고, 포토리소그래피 공정에서 발생할 수 있는 발광 특성 저하를 최소화하는 방법을 개발하였습니다. 이러한 기술은 3000ppi 이상의 초고해상도 디스플레이 구현뿐만 아니라, AR/VR, 온실리콘 디스플레이 등 미래형 디스플레이 응용에도 적용되고 있습니다. 또한, PAG(포토산 발생제) 기반 감광제와의 호환성 연구를 통해 양자점 박막의 손상 없는 미세 패터닝 공정도 선도적으로 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 다수의 특허와 국제 학술지 논문, 그리고 국내외 학회에서의 우수 발표상 수상 등으로 그 우수성이 입증되고 있습니다. 본 연구실의 양자점 기반 고해상도 디스플레이 및 패터닝 기술은 차세대 디스플레이 산업의 혁신을 이끌 핵심 원천기술로 자리매김하고 있습니다.

본 연구실은 원자층증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)을 활용한 전자 수송층(ETL) 및 정공 수송층(HTL) 개발과 이종소재 인터페이스 공학에 대한 심도 깊은 연구를 수행하고 있습니다. ALD는 원자 단위의 두께 제어와 균일한 박막 형성이 가능하여, 양자점 발광 소자에서 요구되는 정밀한 계면 제어와 전하 수송 특성 향상에 매우 적합한 공정입니다. 본 연구실에서는 ZnO, ZnMgO, Al:ZnMgO 등 다양한 금속 산화물의 조성 및 도핑을 ALD로 정밀하게 제어하여, 양자점 소자의 전하 주입 및 균형을 최적화하고 있습니다. 특히, 슈퍼사이클 ALD 공정을 통해 다성분계 산화물의 조성 제어와 밴드갭 조정, 전도도 및 계면 결함 제어 등 소자 성능 극대화를 위한 다양한 전략을 개발하였습니다. 또한, NiMgO와 같은 무기 정공 수송층을 도입하여 유기-무기 하이브리드 소자 대비 내구성과 안정성을 크게 향상시켰으며, 계면 결함 패시베이션 및 전하 균형 조절을 통해 외부양자효율(EQE)과 소자 수명을 획기적으로 개선하였습니다. 이러한 연구는 양자점 발광 소자의 고휘도, 고효율, 장수명 구현뿐만 아니라, 차세대 디스플레이의 대면적화, 고집적화, 친환경화 등 다양한 산업적 요구에 대응할 수 있는 핵심 기반 기술로 발전하고 있습니다. 본 연구실의 ALD 기반 계면 공학 및 전하 수송층 연구는 국내외 디스플레이 및 반도체 산업계와의 산학협력, 정부과제 수행 등으로 그 실용성과 파급력을 인정받고 있습니다.

본 연구실은 그래핀을 비롯한 저차원 나노소재의 합성, 성장 메커니즘 규명, 그리고 디스플레이 및 전자소자 응용에 관한 연구도 활발히 수행하고 있습니다. 화학기상증착법(CVD)을 이용한 고품질 그래핀 합성, 액상 및 고체 촉매 기반 성장, 그리고 금속-절연체-금속(MIM) 구조 등 다양한 성장 및 패터닝 기술을 개발하여, 투명전극, 고성능 트랜지스터, 센서 등 다양한 응용 분야에 적용하고 있습니다. 특히, 액상 구리 표면에서의 그래핀 성장, 금속 촉매의 표면 조도 및 불순물 제어, 성장 온도 및 기상 조성 변화에 따른 핵생성 및 성장 거동 분석 등 그래핀의 대면적, 고결정성 합성에 관한 체계적인 연구를 진행하고 있습니다. 또한, ALD를 이용한 금속 도핑 및 결함 제어, 이종소재와의 계면 엔지니어링을 통해 그래핀의 전기적, 광학적 특성을 극대화하고 있습니다. 이러한 저차원 나노소재 연구는 차세대 디스플레이의 투명전극, 고성능 센서, 신개념 소자 등 다양한 분야로의 확장성을 지니며, 국내외 산학연 협력 및 특허, 논문 등으로 그 우수성이 입증되고 있습니다. 본 연구실의 그래핀 및 나노소재 연구는 미래 전자소자 및 디스플레이 산업의 혁신을 견인하는 중요한 역할을 하고 있습니다.