코플라나 전극을 이용한 전기화학 발광소자 연구
Investigation of Electrochemiluminescence Devices Using Coplanar Electrodes
- 주제어 (키워드) 전기화학 발광소자 , 코플라나 구조 , 플로팅 전극; Electrochemiluminescence , Coplanar electrode , Floating electrode
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 강문성
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000077159
- UCI I804:11029-000000077159
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록
기존의 대부분의 전기화학 발광소자의 구조인 구동 전극-발광층-구동 전극 의 3중층 구조로 발광소자를 제작하기 위해서는 발광층에서 발생한 빛을 방출 하기 위해 적어도 하나의 투명 구동 전극을 사용해야 한다. 하지만 투명 전극 의 경우 낮은 전기화학적 구동 안정성을 가지고 있다는 한계가 있으며, 유연 소자로의 응용에서도 소재의 한계를 마주하고 있다. 구조의 변화를 통해 안정성 한계를 보완하고자 구동 전극으로 금 등의 안정 적인 금속을 사용한 전기화학 발광소자가 제시되었으며, 하나의 기판에 금속 전극을 평행하게 증착한 코플라나 전극에 넓은 전계 형성을 위해 전원에 연결 되지 않은 투명 전극인 플로팅 전극을 도입하여 발광 면적의 증가를 야기한 전기화학 발광소자도 연구됐다. 그러나 여전히 투명 전극을 필요로 한다는 점에서의 안정성 개선 가능성이 있고, 투명 전극의 재료적 한계로 유연 소자로 의 접근은 어렵다. 해당 논문에서는 투명 전극 없이, 코플라나 전극-발광층의 오직 두 개의 층으로 구성된 전기화학 발광소자에서 발광층의 높이 및 전극 너비 변화에 따른 발광 면적 변화를 통한 전기화학 발광소자의 안정성 한계 극복 및 유연소자로 의 접근을 제안하고 있으며, 해당 현상이 발생한 원인에 대한 분석을 컴솔 시뮬레이션, 발광 특성, 임피던스 데이터를 통해 설명하고 있다.
more초록
In the case of most existing electrochemical luminescent devices, they adopt a three-layer structure of driving electrode - luminescent layer - driving electrode to generate light. To produce such luminescent devices, at least one transparent driving electrode is required to emit the light generated in the luminescent layer. However, transparent electrodes have limitations in terms of low electrochemical stability and face material limitations when applied to flexible devices. To address these limitations, electrochemical luminescent devices using stable metals such as gold as the driving electrode have been proposed. Additionally, research has explored electrochemical luminescent devices with a coplanar electrode structure, where a floating electrode, which is not connected to the power source, is introduced alongside a metal electrode deposited in parallel on a single substrate to create a wide electric field, resulting in an increase in the luminescent area. However, these approaches still require transparent electrodes, which pose stability improvement challenges, and the material limitations of transparent electrodes make it difficult for them to be applied to flexible devices. This paper proposes an approach in which electrochemical luminescent devices with only two layers, consisting of a coplanar electrode and a luminescent layer, are used without transparent electrodes. It explores the changes in luminescent area due to variations in the height of the luminescent layer and electrode width and suggests a method to overcome the stability limits of electrochemical luminescent devices while enabling their application in flexible devices. The paper provides an analysis of the underlying causes of this phenomenon through computational simulations, luminescent characteristics, and impedance data.
more목차
제 1 장 서 론
1.1 이론적 배경 1
1.1.1 전기화학 발광 1
1.1.2 전기화학 발광소자의 구동 방식 4
1.1.3 투명 산화물 전극의 전기화학적 불안정성 6
1.1.4 전기화학 발광소자의 구조에 따른 분류 8
1.2 연구 배경 12
1.2.1 코플라나 구조 전기화학 발광소자의 높이 의존성 확인 12
제 2 장 실험 방법
2.1 실험재료 14
2.2 코플라나 구조 전기화학 발광소자 제작 14
2.3 전기화학 발광소자의 광학 특성 측정 15
2.4 전기화학 발광소자의 임피던스 측정 15
제 3 장 결과 및 고찰
3.1 컴솔 시뮬레이션 16
3.1.1 시뮬레이션 목적 및 입력 조건 16
3.1.2 발광층의 높이에 따른 전계 형성 확인 17
3.1.3 발광층의 높이에 따른 이온 유동 확인 19
3.1.4 전극-전해질 계면에서의 전기 이중층 생성 여부 확인 21
3.2 코플라나 발광소자의 전기 및 광학 특성 확인 24
3.2.1 전극 너비 및 발광층 높이에 따른 광학 특성 변화 24
3.2.2 전극 너비 및 발광층 높이에 따른 임피던스 및 Rs, Rct 26
3.3 겔 전기화학 발광소자로의 응용 30
3.3.1 겔 발광층 전기화학 발광소자 제작 30
3.3.2 겔 발광층 전기화학 발광소자의 발광특성 확인 32
3.3.3 겔 발광층 전기화학 발광소자의 임피던스 및 Rs, Rct 확인 34
제 4 장 결론 36
참고 문헌 38
