나노소자응용연구소, 친환경 양자점 발광다이오드의
포지티브 에이징 시간 분해 메커니즘 발견
- 시간 분해 기반 소자의 전자 전달 층 및 양자점에서의 포지티브 에이징 메커니즘 정밀 분석 -
- 국제 저명 학술지 ACS Publication 출판 ACS Applied Materials & Interfaces 에 논문 (IF:8.3) 게재 -
본교 나노소자응용연구소 연구팀(전자공학과 이현호 교수, 이상신 교수 공동 연구팀）은 perfluorinated ionomer (PFI) 계면층을 삽입한 양자점 발광다이오드 구조를 제안하여 시간에 따른 포지티브 에이징 메커니즘을 보고하였다.
＜(좌부터) 조성윤 연구교수, 윤범희 석박통합과정, 이현호 교수, 이상신 교수＞
차세대 디스플레이 소자로 불리는 양자점을 이용한 양자점 발광 다이오드는 높은 색순도，저렴한 공정 비용을 기반으로 연구되고 있다. 하지만 성공적인 상업화를 위해 친환경 양자점의 도입과 발광다이오드 내 전하 주입 메커니즘 분석은 필수적이다.
양자점 발광다이오드의 균일 발광 및 발광 특성 향상을 위한 후처리 과정에 대해 여러 연구 결과가 보고되고 있다. 특히 UV 레진 봉지(encapsulation) 기반 양자점 발광다이오드의 자가 성능 향상 효과(Positive aging)를 통해 발광 특성 및 수명 안정성이 개선되는 특성이 존재한다. 봉지 과정 후 특정 조건에서 발광 특성 및 소자 안정성이 개선되는 메커니즘에 대한 이해가 필수적이며 본 연구에서는 순차적 포지티브 에이전트(수지 내) 침윤에 의한 휘도 및 EQE 개선을 이해하기 위한 시간 분해 메커니즘을 규명했다.
수지의 침윤을 지연시키는 PFI 계면층을 발광층과 전자전달층, 전자전달층과 전극 사이에 삽입하여 소자를 구성했으며, 광전 특성 분석을 통해 수지 침윤에 따른 소자 성능 향상에 대한 시간 분해 메커니즘을 규명했다. 그 결과 수지 침윤에 의하여 1차적으로 전자전달층의 결함 패시베이션이 일어나며, 동시에 전자전달층과 전극 사이의 절연층(Al2O3) 형성하여 전자 주입을 향상시키고 비발광 재결합을 억제하는 것을 확인하였다. 또한, 침윤한 수지는 발광효율을 감소시키는 양자점 발광층과 전자수송층 계면의 exiton quenching states를 패시베이션하여 전계발광 효율을 증가시키는 것을 확인하였다.
광운대 나노소자응용연구소 연구팀 이현호 교수는 “포지티브 에이징에 대한 시간 분해 메커니즘이 양자점 발광다이오드의 엑시톤 역학에 대한 이해가 필수적인 영역에서 활용되길 기대한다”고 소감을 밝혔다.
한편, 이번 연구는 대학중점연구소 및 기본연구（2018R1A6A1A03025242, 2022R1F1A1066526）의 지원을 받아 수행되었고， 연구 결과는 ACS Publication에서 발간하는 국제 저명 학술지인 ACS Applied Material & Interfaces (IF:8.3, JCR 상위 15.6%)에 개재되었다. https://doi.org/10.1021/acsami.4c10646
＜포지티브 에이징 시간 분해 메커니즘 분석 예시＞
