고려대, 양자점 초정밀 패터닝 기술 개발…차세대 디스플레이 앞당긴다

고려대학교 연구팀이 양자점과 나노결정을 손상 없이 가공할 수 있는 새로운 반도체 패터닝 기술을 개발해, 차세대 초고해상도 전자·광전자 소자 상용화 가능성을 열었다.

고려대학교 신소재공학부 오승주 교수 연구팀은 최근 양자점의 전기·광학적 특성을 안정적으로 유지하면서도 정밀한 회로 패턴을 형성할 수 있는 ‘표면 안정화 기반 기능성 포토레지스트(F-PR)’를 개발했다고 2일 밝혔다.

양자점은 수 나노미터 크기의 반도체 입자로, 크기에 따라 빛과 전기적 성질이 달라지는 특징을 지녀 차세대 디스플레이와 이미지 센서, 웨어러블 기기 등에서 각광받아왔다. 그러나 기존 공정에서는 표면 손상과 특성 변질 문제가 심각해 실제 소자 제작에는 한계가 있었다.

연구팀이 고안한 F-PR은 빛에 반응하는 화합물에 안정화제와 보호 리간드를 결합해 만든 신소재다. 이를 활용하면 양자점의 본래 특성을 보존한 채 초정밀 패턴을 구현할 수 있다. 연구팀은 이를 통해 픽셀 크기를 6마이크로미터(㎛) 이하로 줄이고, 최대 4,200 PPI(인치당 픽셀 수)에 이르는 해상도를 구현했다. 이는 기존 반도체 장비만으로도 가능한 공정이어서 대규모 산업 적용에 유리하다.

오 교수 연구팀은 “이번 성과는 기존에 불가능하다고 여겨졌던 포토레지스트 기반 양자점 고해상도 소자 제작을 가능하게 했다”며, “향후 AR·VR 디스플레이, 헬스케어 센서, 차세대 광전자 소자 개발을 가속화할 것”이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제학술지 Materials Today(IF=22.0)에 지난 8월 26일 온라인 게재됐으며(논문명: Surface chemistry stabilized photolithography for high-resolution quantum dot electronic and optoelectronic devices, DOI: 10.1016/j.mattod.2025.08.018), 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.