양자점(Quantum dots)은 우수한 광전 특성으로 인해 발광 및 디스플레이, 태양전지, 광촉매 등 분야에서 널리 사용되고 있으며, 그 발견과 합성은 2023년 노벨 화학상을 수상하였다. 양자점 색 변환을 이용한 Micro-LED 전색 디스플레이 기술은 대량 이전이 필요 없으며 대규모 생산 실현이 기대된다. 그러나 고강도 Micro-LED 출광 자극 하에서 양자점의 성능과 수명에는 아직 한계가 존재한다. 이에 본 논문은 양자점@유기질 질서성 다공성(SBA-15) 복합재료 기반의 Micro-LED 색 변환 기술 및 특성을 연구하였다. 유기질 질서성 다공성 분자체 지지체의 독특한 구멍 구조는 Micro-LED 색 변환 및 광 추출 효율을 효과적으로 향상시킬 뿐만 아니라, 치밀한 유기질 질서성 다공성 재료는 양자점의 안정성도 어느 정도 보장한다. 먼저, 시간 영역 유한차분법(FDTD)을 통해 Micro-LED 시뮬레이션 모델을 구축하여 양자점 입자 크기와 유기질 다공성 재료의 기공 크기가 광 추출 효율에 미치는 영향을 탐구하였다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 물리적 혼합법을 통해 QDs@SBA-15 복합재료를 제조하고 투과광 스펙트럼, 형광 여기 스펙트럼, 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 등으로 특성화하여 농도 비율을 결정하였다. 마지막으로, 해당 복합재료를 폴리디메틸실록산(PDMS)과 혼합하여 필름으로 경화시키고 광발광 특성을 연구하였다. 실험 결과 양자점 입자 크기와 다공성 재료 기공 크기의 적합도 및 양자점과 유기질 다공성 재료의 농도 비율이 QDs@SBA-15 복합재료 발광 효율과 Micro-LED 색 변환 성능의 주요 인자임을 확인하였다. 최적화를 통해 우수한 발광 성능과 우수한 환경 안정성을 갖는 복합재료를 얻었으며, 순수 양자점 색 변환층 대비 복합재료의 광 추출 효율은 81.73% 향상되었고 환경 안정성은 14.33% 향상되었으며, 청색광원으로 구성된 Micro-LED 3원색 발광 소자의 작업 색 영역은 104.52% NTSC에 달하였다. 본 연구는 양자점 색 변환 Micro-LED 디스플레이 기술에 이론적 지침을 제공하며 Micro-LED 전색화를 위한 새로운 경로를 제시한다.

양자점;유기질 질서성 다공성 재료;색 변환;Micro-LED