김봉수 부교수

고가의 진공 증착 공정 대신 잉크젯 프린팅 등 저비용 용액 공정을 디스플레이 제조에 적용하기 위해서는 이웃 화소 간 상호오염, 즉 크로스톡을 막고 다층 구조를 안정적으로 형성할 수 있는 가교 기술이 요구됩니다. 이를 해결하기 위해 4개 이상의 가교 모이어티를 포함한 3차원 가교제(4Bx, 6Bx 등)를 이용한 양자점 조성물 및 발광소자를 개발했으며, 이리듐 인광 도펀트와 정공 주입·수송용 카바졸계 화합물 등을 함께 설계했습니다. 이 가교 기술은 양자점 디스플레이(QD-OLED), RGB OLED 패턴 형성, 잉크젯 프린팅 기반 자발광 다이오드 제작에 적용되고 있습니다. 해당 기술을 바탕으로 세계 최고 수준인 3000 PPI 고해상도 OLED 디스플레이 구현에 성공했으며, 삼성전자에 비파괴적 가교제 기술을 이전했습니다. 양자점 조성물 및 발광소자, 이리듐 인광 도펀트, 3차원 가교제 조성물, 정공 주입/수송 화합물 등 관련 특허를 다수 등록했습니다.

웨어러블 전자소자를 구현하기 위해서는 신축성과 전기 전도 특성을 동시에 만족하는 유기 반도체 및 열전 소재 개발이 필수적으로 요구됩니다. 이러한 요구에 대응하기 위해 고신축성 자가도핑 고분자를 합성하고, 에틸렌옥사이드 광가교제를 기반으로 한 이온 침투 유도형 고분자 반도체 형성용 조성물을 개발했습니다. 아울러 유기 반도체 화합물 및 박막·전극 재료, 플렉시블 동적 비공유결합 기반 신축성 고분자 반도체를 함께 연구하여 소재의 신축성과 전도 특성을 동시에 확보했습니다. 개발된 소재는 웨어러블 유기 열전소자, 유기 전기화학 트랜지스터, 고흡광 고이동도 n-type 유기전자소재 분야에 적용되고 있습니다. 유기 반도체 화합물 및 박막, 이온 침투 유도형 고분자 반도체 조성물 등 관련 특허를 등록해 확보했으며, 웨어러블 유기 열전소자를 위한 고신축성 자가도핑 고분자 합성 등을 주제로 한 국책과제를 다수 수행했습니다.

차세대 박막 태양광 모듈, 유기태양전지, 페로브스카이트 발광 및 광검출 소자의 상용화를 위해서는 안정성과 효율을 동시에 높이는 용액공정 소재 및 계면 제어 기술이 필요합니다. 이를 위해 자기조립 단분자 기반 정공수송층을 포함한 페로브스카이트 발광 소자, 가교성 고체전해질 형성용 조성물, 콜로이달 입자 잉크 조성물을 개발했으며, p-i-n 포토디텍터의 dark current 감쇠 기술과 non-fullerene계 및 환경안정성 유기태양전지 소재를 함께 연구했습니다. 개발된 소재는 차세대 박막 태양광 모듈, AR/VR 접안 디스플레이용 페로브스카이트 나노 발광소재, 근적외선 바이오 디스플레이 및 광검출기에 적용되고 있습니다. 페로브스카이트 발광 소자, 가교성 고체전해질, 콜로이달 입자 잉크 조성물 관련 특허를 확보했으며, 총 수억원에서 21억원대 규모에 이르는 국책 및 산학 과제를 다수 수행했습니다.