나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 수저우(蘇州) 나노 기술 및 나노 바이오닉스 연구소 산하 "인쇄전자 기술 연구 센터" 쑤원밍(蘇文明) 연구원 연구팀은 최근 관련 연구를 통해 QLED 디스플레이 인쇄 층간의 침식 문제, 특히 HTL/QD 인터페이스 문제를 해결하기 위해 심층 HOMO 에너지 레벨의 교차형 공동 전송 소재를 개발하였음.

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 평면형 분자 구조를 보유하고, HOMO 에너지 레벨이 6.2eV 수준에 도달하고, 이전 비율이 PVK의 CBP-V 분자 수준을 대폭 초월하고, 교차 후 높은 용매 침식 저항 능력을 보유한 동시에 박막 두께가 교차 전에 비해 22% 수축되고, 박막 치밀성이 대폭 향상되고, 박막 이전 비율이 한층 더 향상되고, 디바이스 누전 흐름이 감소되고, 최종적으로 이중 층 잉크젯 인쇄가 가능한 적색 광 QLED 디바이스를 개발하였는데 최대 EQE는 11.6% 수준을 초월하여 비교 대상인 스핀 코팅 디바이스 성능(12.6%)의 92% 수준에 도달하는 것으로 나타났음.

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 CBP-V와 TFB에 대한 혼합을 실행하여 QLED 디바이스 연구에 사용하였는데 일정 비례로 혼합한 막 층은 TFB에 접근하는 높은 이전 비율을 보유하고 있을 뿐만 아니라 교차 소재는 용매 저항성을 보유하고 있기 때문에 ITO/HTL及HTL/QD의 공동 주입 장벽과 인터페이스 산화 포텐셜(potential)을 대폭 낮추고 공동으로 하여금 더욱 높은 효율성으로 양자 점 층 속에 주입되도록 하였으며 디바이스 속의 전자와 공동은 더욱 균형을 잡을 수 있도록 함으로써 디바이스 효율성과 수명을 대폭 향상시켰음.

연구팀은 혼합 공동 전송 층을 적색 광 QLED 디바이스(스핀 코팅)에 응용하고, 혼합 비례와 공동 전송 층 두께를 최적화 하였는데 공동 전송 층 두께가 12nm에 도달하고 TFB와 CBP-V의 질량 비례가 2:1에 도달할 때 TFB 비교 디바이스에 비해 혼합 공동 전송 층 디바이스의 시동 전압(Starting voltage)은 기본적으로 변화가 발생하지 않을 뿐만 아니라 디바이스의 최대 전류 효율, 최대 파워 효율과 외부 양자 효율은 각각 23.4 cd/A, 22.3 lm/W와 15.9% 수준에서 32.8 cd/A, 36.8 lm/W와 22.3% 수준으로 향상되었으며, 디바이스의 발광 스펙트럼은 변화가 발생하지 않고, 20개 그룹 디바이스 통계 결과 관련 성능은 일치한 수준에 도달한 것으로 나타났음.

연구팀은 수명 측정 테스트를 실행하여 혼합 HTL 디바이스의 T90, T80과 T70 수명에 비해 TFB 디바이스는 각각 5.4 h, 14.2 h와 31.1 h 수준에서 39.4 h, 85.8 h와 148.9 h 수준으로 향상되었다는 점을 발견하였음.

연구팀은 이번 연구를 통해 CBP-V와 TFB 박막은 일정 비례로 혼합되어 교차 처리를 거친 후 혼합 공동 전송 층도 우수한 용매 저항성을 보유하고 있지만 TFB 박막은 용매 저항성을 보유하고 있지 않는 동시에 혼합 막 층의 표면 에너지도 일정하게 향상되어 QD 층의 역할 발휘에 한층 더 유리한 조건을 제공한다는 점을 발견하였음.

연구팀은 이번 연구를 통해 혼합 공동 전송 층에서의 잉크젯 인쇄를 실행하는 적색 광 양자 점 잉크를 위해 잉크젯 인쇄를 실행하는 적색 광 QLED 디바이스를 개발하였으며, 디바이스 시동 전압(Starting voltage)을 2.1 V 수준으로 낮추고, 최대 EQE를 16.9 % 수준에 도달시켰음.

본 연구 성과는 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’ ("Realizing 22.3% EQE and 7-Fold Lifetime Enhancement in QLEDs via Blending Polymer TFB and Cross-Linkable Small Molecules for a Solvent-Resistant Hole Transport Layer")지에 게재됨.