초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
본 연구에서는 반도체 나노 판상구조의 정렬을 통해 편광 특성이 극대화된 발광층을 개발하는 것을 목표로 한다. 면방향의 이차원 전이 쌍극자를 가지는 반도체 나노 판상구조의 합성을 제어하여 다양한 모양의 구조체를 합성하고, 단일 입자 형광 분석을 통해 구조의 이방성이 편광 특성에 미치는 영향을 면밀히 조사할 것이다. 또한, 입자 간 상호작용 조절을 통해 필름상에서 나노 판상구조를 단방향으로 정렬하고, 편광 및 광학 특성을 관찰하여 구조체의 배열 형태 및 배열도에 의한 특성 변화를 분석

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
본 연구에서는 반도체 나노 판상구조의 정렬을 통해 편광 특성이 극대화된 발광층을 개발하는 것을 목표로 한다. 면방향의 이차원 전이 쌍극자를 가지는 반도체 나노 판상구조의 합성을 제어하여 다양한 모양의 구조체를 합성하고, 단일 입자 형광 분석을 통해 구조의 이방성이 편광 특성에 미치는 영향을 면밀히 조사할 것이다. 또한, 입자 간 상호작용 조절을 통해 필름상에서 나노 판상구조를 단방향으로 정렬하고, 편광 및 광학 특성을 관찰하여 구조체의 배열 형태 및 배열도에 의한 특성 변화를 분석할 것이다. 이를 바탕으로 최종적으로 양자점 디스플레이의 효율 한계를 극복할 수 있는 나노 판상구조 기반 편광 발광층 구조를 제시하고자 한다.
비등방 나노입자의 합성과 정렬 기술을 가지고 있는 한국 연구진과, 입자의 정렬도와 편광 특성 분석 기술을 가지고 있는 프랑스 연구진의 연구 협력을 통해 입자 설계부터 정밀한 편광도 분석까지 이어지는 복합적인 연구를 체계적으로 수행할 것이다.

○ 전체 내용
1) 콜로이드 반도체 나노 판상구조
반도체 나노 판상구조는 독특한 구조와 광특성으로 인해 형광체로서 많은 주목을 받고 있다. 나노 판상구조는 구조적 비등방성으로 인해 매우 좁은 발광선폭과 빠른 발광 전이, 편광 발광 특성 등의 독특한 광특성을 가진다. 특히 면 방향과 평행한 전이 쌍극자를 가지기 때문에 대부분의 빛이 편광 특성을 가지며 면과 수직한 방향으로 방출된다. 따라서 입자의 배열에 따라 전체 발광층의 전이 쌍극자 배향이 정해지고 편광 및 발광 특성이 크게 달라지기 때문에 입자 배열과 편광 특성사이의 상관관계를 관찰하기에 매우 적합하다. 이를 이용하여 입자의 모양에 따른 편광 특성 및 정렬도의 변화에 대한 연구를 진행하였다.
2) 비등방 나노 입자의 정렬 기술
비등방 나노 입자는 장축을 따라 정렬된 전이 쌍극자를 가지기 때문에 편광된 빛을 방출하며, 이는 발광 소자의 효율 향상으로 이어질 수 있다. 이를 실제 응용에 활용하기 위해서는 필름 상에서 입자들이 한 방향으로 정렬되어 전체 발광층의 전이 쌍극자가 방향성을 가져야한다. 따라서 입자 간 상호작용 조절을 통해 입자를 원하는 방향으로 배열하는 정렬 기술의 개발하는 것이 매우 중요하다. 나노 판상구조의 배열을 다양한 형태로 조절하고 이를 통해 입자의 배열이 발광층의 편광 특성에 어떠한 영향을 주는지 분석하였다.
3) 공초점 형광 현미경을 이용한 편광 특성 분석
프랑스 측 연구진은 최고 수준의 분해능을 가진 공초점 현미경 설비를 갖추고 있으며 이를 이용해 정밀한 편광 분석을 수행할 수 있다. 이를 바탕으로 나노 판상구조 정렬 구조체와 단일 입자의 편광 특성을 정밀하게 분석하였다. 또한, 본 연구팀이 개발한 스캐닝 분광법 기술을 활용하면 정렬된 구조체의 3D 구조를 분석할 수 있다. 이를 활용하여 본 연구에서 나노 판상구조의 정렬 구조와 형광 특성에 대해 다양한 분석을 진행하였다.

○ 1년차
● 목표 : 나노 판상구조의 구조 이방성에 따른 편광 특성 변화 분석 필름 상에서 나노 판상구조의 정렬 유도
● 내용 : 나노 판상구조의 구조 제어 합성, 단일 입자 형광 분석 계면 정렬 기술 개발

○ 2년차
● 목표 : 입자의 정렬도와 편광 특성 간의 상관관계 이해 면방향으로 정렬된 나노 판상구조 필름 개발
● 내용 : 정렬된 나노 판상구조 필름의 정렬도 및 편광 특성 분석 정렬 기술 최적화를 통한 입자 정렬도 향상

□ 연구개발성과
9대 연구성과 중 논문, 특허, 보고서 원문, 연구시설 및 장비, 기술요약정보 총 5개 항목에 대해 연구개발 성과를 얻을 것으로 기대된다. 특히, 본 연구가 나노 판상구조 발광층의 전이 쌍극자 배열에 따른 편광 및 광학 특성의 변화를 분석하고, 이를 기반으로 편광 발광층 구조를 제시하는 것을 목표로 하는 기초 성격의 과제인 만큼 논문과 특허 관련 성과가 주를 이룰 것으로 예상된다.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
양자점 기반 디스플레이 소자는 차세대 디스플레이로 각광 받고 있으며, 이에 대한 기술 발전이 계속해서 요구되고 있다. 본 연구에서 제안하는 나노 판상구조 기반 편광 발광층은 양자점 기반 디스플레이 소자의 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있을 것이라 예상된다.
나노 판상구조의 정렬을 통해 발광층의 편광 특성을 극대화 하고, 최종적으로 양자점 디스플레이의 효율 한계를 넘는 발광층 구조를 제시하는 것을 목표로 하며, 이는 산업적으로 큰 의미를 가질 것이다.
또한, 재료의 합성부터 정밀한 편광 분석에 이르기까지 포괄적이고 복합적인 연구를 성공적으로 수행하기 위해 한국-프랑스 간의 긴밀한 연구 협력이 이루어 질 것이다. 이를 통해 양국의 연구자 간의 연구 네트워크를 구축하고, 지속적인 공동연구개발을 위한 기반을 다질 수 있을 것이다. 연구 협력 기반을 바탕으로 다양한 나노 구조체에 대해 연구를 확장할 수 있을 것이다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 콜로이드 반도체 나노 판상구조 합성 ... 5
• 2) 비등방 나노 입자의 정렬 기술 개발 ... 6
• 3) 공초점 형광 현미경을 이용한 편광 특성 분석 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 7
• 1) 연구수행 결과 ... 7
• 2) 목표 달성 수준 ... 22
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 22
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 22
• 2) 자체 보완활동 ... 22
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 23
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 23
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 23
• 끝페이지 ... 25