- 산화물 소재를 활용한 초고해상도 디스플레이 개발 기대 -
□ 국내 연구진이 비정질 산화물 소재를 활용한 디스플레이 개발의 난제인 구조적 불안정성 문제를 해결하는 원리의 발견 및 산소 주입을 통한 안정화 방법 제시를 통해, 초고화질(UHD(Ultra High definition))이상의 초고해상도 디스플레이 개발 가능성을 밝게 했다.
o 비정질 산화물의 원자구조 분석 결과 불안정한 결합의 인듐이 존재하며 산소 주입을 통해 불안정성을 제거하게 되면 구조적 안정성을 확보할 수 있게 되는 것이다.
□ 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 강대임) 김용성 박사팀(한국표준과학연구원 책임연구원, 과학기술연합대학원대학교 교수)이 주도한 이번 연구는 미래창조과학부(장관 최양희)에서 지원하는 나노소재개발사업 ‘산화물, 화합물 반도체 나노입자 물성 계산 및 데이터베이스(DB) 구축’ 연구수행을 통해 이루어졌으며 네이처 자매지인 엔피지 아시아 머터리얼즈(NPG Asia Materials, IF：9.902, JCR : 상위 5.5 %)) 온라인판 11월 14일자에 실렸다. (논문명 : Under-Coordinated Indium as an Intrinsic Electron Trap Center in Amorphous InGaZnO4)
□ 초고해상도의 대면적 디스플레이를 제작하기 위해서는 트랜지스터의 고속 동작이 필수적인데, 비정질 산화물 소재는 기존의 다결정 실리콘 소재보다 최대 속도가 10배 이상 빨라 전 세계 디스플레이 개발회사들이 집중하고 있는 소재이다.
o 이러한 비정질 산화물 소자는 수퍼하이비전급(SHV, Super High Vision, Full HD의 16배 해상도) 해상도 구현이 가능*하며, 웨어러블 디스플레이에도 적용 가능한 것으로 기대되는데, 전류가 흐를 때 구조적으로 불안정해진다는 한계가 개발의 걸림돌이 되어 왔다.
* 다결정실리콘 소자는 최대 초고화질(UHD급(Full HD의 4배))해상도까지 구현 가능
□ 김용성 박사는 컴퓨터 시뮬레이션(제1원리 계산법)을 통해 비정질 산화물에 전류가 흐를 때 통상적으로 알려진 금속-산소간의 결합이외에, 금속 간(인듐-금속)의 결합을 생성하고 이러한 결합이 불안정성을 유발한다는 것을 밝혀냈다.
o 연구팀은 비정질산화물에 전류가 흐르는 상황을 만들기 위해, 추가로 전자를 주입하였으며 5개의 결합을 형성하고 있는 불안정한 인듐이 다른 금속 원자와 결합을 형성하면서 주입된 전자를 고정시켜 전류의 흐름을 방해하는 것을 발견하였다.
□ 연구팀은 또한 불안정한 인듐에 산소를 주입하여 비정질산화물의 고정된 전자가 다시 흐를 수 있게 만듦으로써, 구조적인 불안정성을 해소할 수 있다는 해결방안도 제시하였다.
□ 김용성 박사는 “이번 연구 성과를 통해 초고화질(UHD)급 이상의 디스플레이 대량생산의 가능성을 열게 되었으며, 또한 풀에이치디(Full HD)급 보다 해상도가 최대 16배 이상 뛰어난 디스플레이 제작이 가능하게 될 것이다.”라고 말했다.
