층간 가교를 이용한 역구조 양자점 발광소자의 구동 안정성 향상 방법에 대한 연구
Inter-layer Crosslinking for Enhancing Operational Stability of Inverted QD-EL Devices
- 주제어 (키워드) 친환경 양자점 , 광가교제 , 층간 가교 , 고분자 중간층 , 양자점 발광소자 , environmental-friendly quantum dots , photo-activated crosslinker , inter-layer crosslinking , polymer inter-layer , quantum dots electroluminescence device
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 강문성
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000069883
- UCI I804:11029-000000069883
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
양자점은 반치폭이 좋아 높은 색 순도를 가지며, 용액 공정이 가능해 차세대 디스플레이 소재로써 큰 각광을 받고 있다. 하지만 디스플레이용 발광 소자를 제작하는 과정에서, 혹은 제작된 소자에서 층과 층 사이가 탈락하는 현상이 발생한다. 이는 생산 수율을 낮출 뿐만 아니라 소자의 효율에도 치명적인 영향을 끼친다. 본 연구에서는 이러한 문제를 극복하기 위하여 적층된 두 박막을 가교시켜 물리적인 접합력을 높이는 층간 가교 전략을 도입하였다. 층간 가교를 진행시키기 위해 소자에서 전자의 전달을 도와주는 PFN-DOF 고분자층을 전자전달층과 발광층 사이에 중간층으로 도입하였다. 또한 가교제로는 254 nm의 광원에 의해 활성화되어 알킬 사슬에서 C-H 삽입 반응이 일어날 수 있는, 아지드 말단을 6개 가지는 6Bx 가교제를 사용했다. 이 가교제를 이용해 InP/ZnSeS/ZnS 양자점과 PFN-DOF 고분자를 각각 가교시켜 90% 이상의 필름 리텐션을 확보할 수 있음을 확인하였다. 고분자층과 양자점층을 연속적으로 적층한 후 층간 가교가 성공적으로 발생했는지 확인하기 위해 테이프로 박막을 뜯어내는 peel-off test를 진행하였다. OM과 AFM을 이용해 테이프로 뜯어낸 박막을 확인하는 과정을 통해 층간 가교를 하지 않은 양자점 박막이 유의미한 수준으로 뜯겨 나갔음을 확인하였으며, XPS를 통해 층간 가교를 진행하지 않은 경우 peel-off test를 진행한 테이프에서 InP와 관련된 peak이 나온다는 것을 확인하였다. 또한 XRR 분석을 통해 계면에서의 거칠기가 층간 가교 전후로 유의미하게 변했다는 것을 확인하였다. 이를 기반으로 하여, 최종적으로는 역구조 형태의 양자점 전계발광 소자를 제작했으며, 도입된 PFN-DOF 고분자의 농도를 조절하며 최적의 효율을 가지는 소자의 조건을 찾음으로써 PFN-DOF 고분자층을 이용한 층간 가교 전략이 실제 소자에서 유의미한 역할을 할 수 있음을 확인하였다. 이러한 층간 가교 전략을 통해 박막 사이에서 발생하는 탈락 현상을 억제할 수 있으며, 이는 산업상에서 제품의 생산 수율 확보 및 소자의 고효율 달성에 도움이 될 것으로 기대된다.
more초록 (요약문)
Quantum dots (QDs) are a promising material for future display for its narrow full widt at half maximum (FWHM), high color purity, and solution-processability. But during or after fabricating quantum dots-based electroluminescence device, layer delamination issue occurs. Layer delamination originates from weak adhesive force between consecutively deposited layers. In industry, it is important to overcome delamination for device stability and higher producdtion yield. Here, this research devised inter-layer crosslinking strategy to strengthen adhesive force between consecutive layers by physically crosslink alkyl chains of each layers using photo-activated crosslinker, 6Bx. To fasten inter-layer crosslinking between ETL and QD EML layers in inverted QD-EL devices, PFN-DOF polymer has chosen as inter-layer between ETL and EML. Because 6Bx has 6 azide moeities, it can be activated under 254 nm UV exposure to conduct C-H insertion between polymer and ligands of QDs. By using 6Bx, polymer and InP/ZnSeS/ZnS QDs show high film retention ratio over 90% independently. To confirm inter-layer crosslinking between PFN-DOF and QDs, a method of peel-off test is introduced. By observing OM and AFM data of peeled-of QD layer before and after inter-layer crosslinking. For the sample before inter-layer crosslinking, a remarkable change occurred related to the tape used at peel-off test. The height of peeled-off area decreased about 7.578 nm, which is almost identical to the thickness of QD monolayer. Also, by analyzing XPS using the tape from peel-off test before and after inter-layer crosslinking, the peak of P 2p disappears after inter-layer crosslinking. Moreover, from XRR analysis, significant changes in interface roughness have occurred between PFN-DOF polymer and InP QD layer before and after inter-layer crosslinking. Finally, high performance inter-layer crosslinked inverted QD-EL deivce can be fabricated using PFN-DOF as inter-layer. As a result, inter-layer crosslinking is a innovative method for minimizing delamination between each layers. And it is expected that it could be used to fabㄱricate highly efficient QD-EL device with minimum production loss at the industrial field.
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