| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2021년 봄 (05/12 ~ 05/14, 광주 김대중컨벤션센터) |
| 권호 | 27권 1호 |
| 발표분야 | F. 광기능/디스플레이 재료 분과 |
| 제목 | 금속 산화물 나노막대를 적용한 전기화학 발광소자의 특성 (Properties of electrochemiluminescence light-emitting device applying metal oxide nanorods) |
| 초록 | 최근 다양한 형태의 발광 소자를 구현하기 위한 연구가 진행됨에 따라 electrochemiluminescence (ECL) 반응 원리에 기반한 발광 소자의 연구가 주목받고 있다. ECL 기반 발광 소자는 서로 마주보고 있는 전극 사이에 위치한 ECL 발광층이 전기화학반응인 산화/환원반응을 통해 발광하는 소자이다. ECL 기반 발광 소자는 현재 상용화 되어있는 유기 발광 다이오드에 비해 간단한 구조, 수분에 대한 안정성, 그리고 저비용의 용액 공정 등의 장점이 있으며, 최근에는 전해질과 고분자를 도입하여 ion-gel을 형성시켜 기존 ECL 발광 소자가 지닌 누수 문제를 해결하였다. 하지만 ion-gel ECL 기반 발광 소자가 상용화되기 위해서는 소자의 발광 효율과 세기, 색순도 등의 개선이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 ion-gel ECL 기반 발광 소자가 지닌 발광 효율문제를 향상시키기 위해 다양한 금속 산화물 나노막대 (nanorod, NR)를 소자에 적용하여 발광 효율 특성을 향상시켰다. 금속 산화물은 다양한 전기적, 화학적 특성을 지니며, 조성과 morphology 변화를 통해 그 특성을 다양하게 변화시킬 수 있다. 따라서 쉽게 morphology를 변화시킬 수 있고, 전기화학적 촉매로 널리 사용되는 ZnO, TiO2, 그리고 CuO를 ECL 기반 발광 소자에 적용할 금속 산화물 후보군으로 선정하고 표면적을 극대화하기위해 이들을 전극 위에 나노막대 형태로 성장시켰다. ZnO, TiO2, 그리고 CuO NR를 적용한 ruthenium (Ru) 기반 적색 ion-gel ECL 기반 발광 소자는 3.0 VPP, 60 Hz에서 각각 22, 29, 그리고 26 cd/m2의 luminance를 보여 기존 박막 전극 위에 제작한 ion-gel ECL 발광 소자 (3.0 VPP, 60 Hz에서 3 cd/m2) 대비 발광 성능이 크게 향상되었음을 확인할 수 있었다. 또한 기존 박막 전극 위에 제작한 ion-gel ECL 발광 소자가 3.0 VPP에서 구동된 반면에, ZnO, TiO2, 그리고 CuO NR를 적용한 경우 각각 2.4, 1.9, 그리고 2.2 VPP에서 구동됨을 확인할 수 있었다. 이와 같은 발광 효율 향상을 분석하기 위해 potentiostat을 이용한 cyclic voltammetry (CV) 측정을 통해 산화/환원 전위를 확인하고 그 원인을 분석하였다. 나아가, 이들이 iridium (Ir) 기반 녹색, 청색 ion-gel ECL 발광 소자들의 발광효율을 향상시키는 것을 확인하였다. 금속 산화물 나노막대의 표면 특성은 scanning-electron microscope (SEM)과 transmission-electron microscope (TEM)을 이용하여 분석하였고, ion-gel 기반 ECL 발광 소자는 potentiostat을 활용한 CV 측정을 통해 산화/환원 전위를 분석하였으며 electroluminescence (EL), luminance 측정을 통해 광학적 특성을 평가하였다. |
| 저자 | 오주원, 정재윤, 백성두, 명재민 |
| 소속 | 연세대 |
| 키워드 | electrochemiluminescence; light-emitting device; ion-gel; metal oxide; nanorods |
