광가교된 Copper Indium Sulfide 양자점을 이용한 근적외선 발광 소자 제작
Near Infrared Light Emitting Diodes based on Crosslinked Copper Indium Sulfide Quantum Dots
- 주제어 (키워드) 중금속 제외 양자점 , 근적외선 발광 양자점 , 광가교성 리간드 , 리간드 엔지니어링 , 전계발광소자 , 헤테로 리간드 양자점 , non-heavy-metal quantum dots. near infrared emitting quantum dots , photocrosslinkable ligands , ligand engineering , electroluminescent device , hetero-ligand quantum dots
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 강문성
- 발행년도 2022
- 학위수여년월 2022. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000066947
- UCI I804:11029-000000066947
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록
근적외선 발광 소자는 아직까지 낮은 발광 효율을 보이고 있으며, 보다 원활한 응용을 위해서는 높은 휘도 및 전류 효율 달성이 필요하다. 발광 소자의 효율을 향상시키기 위한 다양한 전략 중 하나인 텐덤 구조를 전계발광소자에 적용하게 되면 기존의 단위 소자 대비 이론상 2배의 휘도 및 전류 효율을 달성할 수 있는 장점이 있다. 하지만 단위 소자에 비해 훨씬 더 많은 층을 용액 공정하는 과정에서 표면 결함이 누적되고, 이에 따라 소자의 성능이 예상과 달리 낮아지는 현상이 발생한다. 본 연구에서는 이러한 문제를 극복하기 위하여 광가교제를 이용하여 양자점 박막을 가교해서 유기 용매에 대한 내화학성을 향상시키는 전략을 고안하였다. 또한 발광층인 CuInS2/ZnS 양자점 소재 자체의 발광 효율을 향상시키기 위해 ZnS 쉘을 2번 씌워주는 방법을 사용하였다. 이러한 전략을 통해 본 연구에서는 단일 코어 대비 5배 수치인 47.3%의 양자효율을 보이는 근적외선 발광 CuInS2/ZnS 양자점을 합성하였다. 또한, 발광층의 박막을 광가교하기 위해 CuInS2/ZnS 양자점의 리간드를 올레산으로부터 365nm에서 광가교 반응이 일어나는 NS-BP로 액상 치환하는 방법을 사용하였으며, 최적화된 조건을 통해 1.0의 필름 리텐션을 달성하였다. AFM 분석 결과도 현상 이후 1.084의 Rq 값을 갖는 매우 매끄러운 표면의 CuInS2/ZnS 양자점 박막이 적층되는 것을 확인하였다. 전계발광소자의 발광층의 두께를 조절하면서 재결합 영역이 안정적으로 확보된 소자 조건을 찾았으며, 발광층을 광가교하여 유기용매에 대한 내화학성을 향상시키는 전략을 성공적으로 구현하였다. 최종적으로 다양한 조건들을 종합하여 제작한 단위 발광 소자의 다양한 분석을 통해서, 발광 효율이 극대화 된 텐덤형 근적외선 발광 소자를 제작할 수 있는 가능성을 확인하였으며, 앞으로 다양한 근적외선 전계발광소자의 발광 효율 향상에 많은 활용이 가능할 것으로 기대된다.
more초록
Near Infrared light emitting device still shows low efficiency. So, high luminance and current efficiency need to be achieved for application. If tandem structure, which is one of various strategies to improve the efficiency of NIR QLED, is applied to an electroluminescent device, it is possible to achieve two times the luminance and current efficiency in theory compared to a unit device. However, surface defects accumulate in the process of solution processing much more layers than unit devices, and accordingly, the performance of the device decreases contrary to expected. To overcome this problem, this research devised a strategy to improve the chemical resistance of substitutional solvents by crosslinking quantum dot films using a photocrosslinking ligand called NS-BP. In addition, in order to improve the luminous efficiency of the CuInS2/ZnS quantum dot material itself, a method of covering the ZnS shell twice was used. Through this strategy, this study synthesized NIR emitting CuInS2/ZnS quantum dots with a quantum efficiency of 47.3%, which is 5 times that of a single core. In addition, in order to photocrosslink the film of the emission layer, a method of liquid phase replacement of the ligand of the CuInS2/ZnS quantum dot from oleic acid with NS-BP in which a photocrosslinking reaction occurs at 365 nm was used, and a film retention of 1.0 was achieved through optimized conditions. The AFM analysis results also confirmed that a very smooth CuInS2/ZnS quantum dot film with an Rq value of 1.084 was showed after the development. A device condition in which a recombination region is stably ensured while the thickness of the emission layer of the electroluminescent device is adjusted was found, and a strategy to improve the chemical resistance of the organic solvent by photocrosslinking the emission layer was successfully completed. The possibility of manufacturing a tandem NIR QLED with maximized light emission efficiency was confirmed through various analysis of the unit QLED manufactured by combining various conditions. And it is expected that it could be used to improve the efficiency of various NIR QLED.
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