국내 연구진이 광학소자의 효율을 높일 수 있는 초소형 보조전극 기술을 개발했다. 마이크로미터 수준의 보조전극을 나노크기로 소형화시켰고, 광학적 문제를 극복했다.

한국연구재단은 주병권 고려대 교수와 박영욱 연구교수가 주도한 연구팀이 레이저 간섭 리소그래피를 이용해 눈에 보이지 않는 작고 투명한 나노미터 크기의 보조전극을 개발했다고 22일 밝혔다.

기존 상용화된 보조전극에 비해 수백 배 축소된 크기로, 투명 디스플레이나 조명 분야 핵심기술 확보에 기여할 것으로 기대된다.

각종 디스플레이와 조명에 사용되는 투명전극은 전도성의 한계로 대면적화할 경우 소자의 발광특성이 떨어진다. 이런 단점을 극복하기 위해 고전도성의 재료를 병렬 배치해 전체 전극의 전도성을 높여주는데, 여기에 사용되는 고전도성 재료가 보조전극이다.

하지만 불투명한 금속이 사용되기 때문에 심미성은 물론 전체 발광면적을 감소시키는 또 다른 문제를 갖고 있다.

연구팀은 보조전극의 심미성 문제 해결을 위해 크기를 눈에 보이지 않을 정도로 작게 만드는 데 초점을 뒀다. 두 개의 레이저를 이용한 간섭 리소그래피를 이용했다.

실제 이 기술을 이용해 만들어진 나노 보조전극을 유기발광다이오드에 사용한 결과, 투명전극만 사용한 경우에 비해 면저항은 절반가량 감소했고 광추출효율은 20% 가량 향상됐다.

연구팀은 "격자구조로 삽입된 보조전극이 전류의 효과적인 주입을 돕는 반면 마주한 두 반사전극 사이의 공진 등으로 방출되는 빛이 증폭된 데 따른 것"이라고 분석했다.

특히 금속인 알루미늄 재질임에도 가시광선 영역에서 70% 가량의 투과도를 보여 디스플레이나 조명의 심미성에도 큰 영향을 미치지 않는다는 설명이다.

연구팀은 개발된 나노 보조전극에 대해 "전극을 단순히 전기적 전달체로만 가정하지 않고, 광학적 효율 향상까지 얻을 수 있는 종합적 구조로 설계했다"면서 "실제 OLED 소자에 적용해 그 가능성을 확인했으며, 연구의 핵심 공정 기술인 레이저 간섭 리소그래피는 대면적 공정으로의 적용이 쉽게 가능하기 때문에 다양한 형태의 광학 소자에 적용될 수 있을 것"이라고 기대했다.

이번 연구는 교육부와 한국연구재단이 추진하는 학문후속세대양성사업 등의 지원으로 수행됐으며, 연구결과는 8월 21일 재료분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈' 온라인판에 게재됐다. 오프라인 표지논문으로도 소개될 예정이다.