| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2021년 봄 (05/12 ~ 05/14, 광주 김대중컨벤션센터) |
| 권호 | 27권 1호 |
| 발표분야 | F. 광기능/디스플레이 재료 분과 |
| 제목 | 금속 나노 입자 촉매를 적용한 전기화학 발광소자의 특성 (Properties of electrochemiluminescence light-emitting devices with metal nanoparticle catalyst) |
| 초록 | 최근 유연 및 신축성 전자소자 구현을 위한 연구가 활발히 진행되면서 electro-chemiluminescence (ECL) 현상에 기반한 발광소자가 새로운 형태의 디스플레이로 큰 관심을 받고 있다. ECL 기반 발광소자는 단일 ECL 발광층이 마주보는 양전극 사이에서 전기화학적 산화/환원반응을 통해 발광하는 형태로, 기존의 유기 발광 다이오드 대비 간단한 구조, 저비용 용액 공정, 수분에 대한 안정성 등의 장점이 있다. 최근 ion-gel 기반의 ECL 발광소자 구현으로 기존의 액체 기반 ECL 발광소자의 누수 문제를 해결한 연구가 보고되고 있지만 ion-gel 기반 ECL 발광소자의 경우, 고분자 첨가로 인해 발광 효율이 저하되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 이러한 ion-gel 기반 ECL 발광소자의 발광 효율을 향상시키기 위해 금 (Au) 및 백금 (Pt) 나노 입자 (nanoparticle, NP)를 전기화학적 촉매 물질로 사용하였다. 촉매 나노 입자는 ion-gel 기반 ECL 발광소자의 산화/환원 과정에서 luminophore와의 흡착 면적 증가 및 전자 전달의 매개체 역할을 통해 산화/환원 공정을 촉진시켜 발광소자의 반응 속도 향상과 발광 효율 향상에 유리하다. 촉매 나노 입자를 전극에 증착하여 제작한 ion-gel 기반 ECL 발광소자는 적색, 녹색, 청색에서 박막 전극만 사용한 발광 소자 대비 모두 구동 전압을 1VPP 이상 감소시켰다. Ruthenium (Ru)과 iridium (Ir)을 기반으로 적색, 녹색 및 청색 ion-gel ECL 물질을 합성하였고, Au 및 Pt NP는 용액 공정 기반의 금속 이온 환원법을 이용하여 합성하였다. 합성된 Au 및 Pt NP는 spin-coating 공정을 통해 전극 위에 박막 형태로 형성하여 ion-gel 기반 ECL 소자의 특성을 확인하였다. 합성된 NP들의 표면 특성 및 결정성은 scanning-electron microscope (SEM)과 transmission-electron microscope (TEM)을 통해 확인하였고, potentiostat을 활용한 cyclic voltammetry (CV)를 통해 산화/환원 전위를 측정 및 비교하여 촉매 나노 입자가 ion-gel 기반 ECL 물질의 산화/환원 과정에서 전자 전달 공정을 촉진시킴을 확인하였다. 또한, 기존 박막 전극에 제작한 ECL 발광소자와 비교하여 촉매 나노 입자를 전극에 적용하였을 때 향상된 광학적 특성을 electroluminescence (EL), luminescence 측정을 통해 평가하였다. |
| 저자 | 정재윤, 오주원, 백성두, 명재민 |
| 소속 | 연세대 |
| 키워드 | electro-chemiluminescence; light-emitting device; electrochemical catalyst; Au nanoparticles; Pt nanoparticles |
