용액공정용 OLED의 정공수송층 소재개발

안선홍,이범성 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.0

OLED 조명소자는 면 발광 특성과 형광등, 백열등 대비 70~90%의 전력절감의 장점이 있다. 하지만 가격 경쟁력이 있는 OLED 조명소자를 양산하기 위해서는 상압에서 Jetting 가능한 용액공정이 요구된다. 이를위해 기존의 진공증착용 소재를 용매에 용해하여 전하전달층을 구성하는 연구는 낮은 용해도 및 박막구성 후 막특성 저하등의 문제점이 있다. 고효율 OLED 조명소자를 제작하기 위해서는 완성된 전하전달층 하부막이 용액공정용 상부막의 용매에 녹지않는 안정한 특성과 높은 정공이동도와 높은 T1 state 특성을 갖는 분자설계가 필요하다. 정공주입을 원활히 하고 전자주입은 차단될 수 있도록 적절한 HOMO/LUMO 에너지 준위를 가지는 분자를 설계하여 합성된 용액공정용 전하전달층 소재의 정공이동도는 >10^-4 ㎠/Vs, 삼중항 에너지는 2.7eV로 과제에서 선정한 목표치를 달성하였다. 또한 유연성 치환체를 도입하여 재료의 분자량을 증가시킴과 동시에 잉크화가 가능하도록 재료 용해도를 증가시켜 성막안정성을 향상함으로써 Solvent 사용 전과 후의 박막단차 변화가 섭씨220도에서 <2%인 용액공정용 전하전달층 소재를 개발하였다.

용액공정을 이용한 다공성 Cu₂ZnSnS₄ 광흡수층 제작

박시내,성시준,김대환,강진규 한국공업화학회 2014 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2014 No.1

CIGS 박막형 태양전지는 거의 산업화 단계에 접어들었지만, 고가인 In, Ga 의 공급의 제한성 때문에 이를 대체하는 Cu₂ZnSnS₄(CZST) 박막형 태양전지에 대한 연구가 최근 활발히 이루어지고 있다. CZTS 태양전지는 광흡수층 형성 방식에 따라 크게 진공 및 비진공 방식으로 나뉘는데, 진공 방식의 경우 고가의 진공 장비가 요구되는 단점이 있기 때문에 저비용 공정 및 유연기판 대응이 가능한 비진공 방식이 최근 많은 관심을 받고 있다. 비진공 방식의 대표적인 것이 용액 직접 코팅을 통한 CZTS 광흡수층 형성 기술인데 조성 제어가 용이하고 공정이 단순하여 이를 기반으로 한 박막 태양전지 연구가 활발히 수행되고 있다. 본 연구에서는 용액공정을 이용하여 다공성을 갖는 CZTS 광흡수층을 형성하고 이를 박막 태양전지로 적용하는 연구를 수행하였다. 금속 전구체 및 thiourea를 이용하여 전구체 용액을 만든 후, 스핀 코팅 및 후열처리를 통하여 다공성을 갖는 CZTS 박막을 제작하였다. 또한, 용액공정으로 제작한 CZTS 박막을 광흡수층으로 적용하여 박막 태양전지를 제작하고 특성을 확인하였다.

용액공정에 의한 도판트 농도에 따른 다층구조 백색 OLEDs의 전기적 광학적 특성

정재훈,박다영,문대규 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.1

Organic light-emitting devices(OLEDs)는 자발광 디스플레이로 빠른 응답속도, 넓은 시야각 그리고 낮은 소비전력 등의 장점을 가지고 있어 LCD를 대체할 수 있는 차세대 디스플레이로 주목받고 있다. 일반적인 OLED는 열증착법을 이용하여 제작을 하지만 설비투자비용이 높고 재료이용효율이 낮으며 패널의 대형화가 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이에 반해 용액공정을 이용하면 이러한 단점들을 극복할 수 있다. 본 실험에서는 용액공정을 이용하여 다층구조 백색 OLED를 제작하고 발광특성을 분석하였다. 정공수송층 및 발광층은 용액공정으로, 전자수송층 및 음극은 열증착법으로 각각 박막을 제작하였다. 발광층은 청색 및 적색 도판트를 첨가하였고, 도판트 농도 별로 4개의 소자를 제작하였다. 도판트의 농도가 높을수록 높은 전류효율을 보이고, 가장 높은 효율을 갖는 소자의 최대전류효율은 10.2 V에서 21.06 cd/A를 나타내었다.

용액공정을 이용한 청색 유기발광소자

육경수 한국공업화학회 2014 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2014 No.1

용액공정을 이용한 고효율 청색 유기발광소자의 호스트 재료는 높은 삼중항 에너지와 정공과 전자에 대한 전하이동 특성이 유사해야 한다. 정공 전달 특성을 가지고 삼중항 에너지가 높은 카바졸 유도체를 사용한 bipoar 특성을 가지는 호스트 재료를 개발하고 그 특성을 살펴 보았다. 전자 전달 특성을 가지는 benzothienopyridine and benzofuropyridine을 카바졸 유도체에 접목시킴으로서 호스트 재료의 삼중항 에너지 감소 없이 전자 전달 특성을 개선 할 수 있었다. 개발한 재료를 호스트로 청색 인광 발광 재료인 FIrpic을 도판트로 사용한 용액공정 청색 인광 유기발광 소자는 양자 효율 19.5% 의 우수한 특성을 보여 주었다.

CdTe 태양전지 제조 공정에 따라 변화하는 CdS와 CdTe 박막의 물성 변화 분석

천승주(Chun, Seungju),정영훈(Jung, Younghun),최수영(Choi, Suyoung),탁성주(Tark, Sung Ju),김지현(Kim, Jihyun),김동환(Kim, Donghwan) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05

다층 박막 구조로 이루어진 CdS/CdTe 태양전지의 경우, 각각의 박막이 다양한 제조 공정을 거치면서 물성특성의 변화를 겪게 된다. 각각의 박막이 고온의 열처리 공정과, CdCl₂ 용액 처리 및 후면 산화막 제거 공정 등을 거치게 되면서 겪게 되는 물성 변화 분석을 살펴보고자 한다. 각각의 박막 제조 방식은 일반적으로 사용되는 방식으로, CdS의 경우는 용액성장법(Chemical Bath Deposition, CBD), CdTe의 경우는 근접승화법(Closed Space Sublimaition, CSS)을 사용했으며, X-Ray Diffractometer (XRD), Raman spectroscopy, Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) 등을 이용하여 분석하였다. 각각의 셀 제조 공정을 거치면서 CdS, CdTe 박막들은 결정, 광 특성, 성분 변화를 보였다.

광가교를 이용한 고효율 청색 고분자 OLEDs

정원교,신성준,이자연,서민철,이지훈 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.0

OLED란 형광성 유기화합물을 기반으로 한 발광소자의 일종이다. 용액공정은 용액 형태의 OLED 발광 재료를 잉크젯 프린팅 기법으로 기판 위에 얹는 것을 의미한다. 이런 OLED의 소자 제작 방법 중 용액공정은 유기 재료의 낭비를 크게 줄 일수 있고 공정시간도 짧고 R,G,B 발광 재료를 각각의 노즐을 통해 원하는 곳에 분사할 수 있다. 하지만 소자의 제작 과정에서 가장 큰 문제점은 다층의 박막구조를 형성하는 과정에서 사용되는 용매가 하부박막을 용해시켜 상용화가 될 수 없는 문제점을 갖는다. 이러한 문제는 용액으로 처리된 고분자들의 취약성인 사슬간 저밀도 공유결합으로 나타나기 때문에 용매의 저항성을 높이기 위해 이 연구에서 새롭게 합성된 광가교제인 FPA를 합성하였다. 따라서 OLEDs재료인 청색 고분자를 사용함으로써 광 가교를 통한 용매저항의 안정성과 고분자의 경우 알킬 사슬이 많기 때문에 FPA를 가교제로 사용할 경우 높은 가교효율을 나타낼 것이 기대된다. ^** This research was also supported by the Ministry of Trade, Industry & Energy (MOTIE, Korea) under the Industrial Technology Innovation Program. No. 10067715.

용액공정용 유기트랜지스터 성능 개선을 위한 소재 개발

안태규 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-

유기반도체나 절연층의 경우, 무기재료에 비해 용매에 쉽게 용해되어, 저온에서 플라스틱 필름, 종이 등 다양한 기판 위에 용액 공정을 통해 박막형성이 가능하다. 이 때문에 유기물을 활용해 플라스틱 필름과 같은 유연한 기판 위에 유연소자개발, 즉 웨어러블 전자기기, 플렉시블 전자기기, e-skin 등의 제조가 가능하게 된다. 하지만 상용화 되기에는 아직 그 특성이 기존 소재에 비해 떨어지는 단점을 가지게 되는데 이를 극복하기 위한 연구로 유기트랜지스터에 사용되는 유기반도체와 절연층의 성능을 향상시킨 연구에 대해 발표하고자 한다.

용액공정기반 금속지지체형 고체산화물 연료전지의 열기계적 특성에 관한 연구

이재석(Jaeseok Lee),이건호(Kunho Lee),배중면(Joongmyeon Bae) 대한기계학회 2018 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2018 No.12

To be applied to portable and transportation fields, metal-supported solid oxide fuel cell (MS-SOFC) requires not only high electrochemical performance and durability but also high volumetric and gravimetric power density. However, reducing the thickness of the metal substrate to achieve higher volumetric and gravimetric power density may cause thermomechanical deformation of the cell during the heat treatment processes. In this study, thermomechanical characteristics of the wet-chemical process based MS-SOFC, especially utilized a thin metal substrate (~ 100 μm), were investigated. Firstly, thermal surface stresses generated during the wet-chemical processes and the thermomechanical deformation caused by the thermal surface stresses were measured by thermomechanical analysis and surface profiler, respectively. Furthermore, a novel method of introducing magnets in the wet-chemical processes to suppress the thermomechanical deformation was proposed and evaluated. As a result, thermomechanical deformation of the MS-SOFC was successfully suppressed from approximately 160 μm to 30 μm without significant defects of the thin film electrolyte such as cracks, pinholes, or residual stresses.

UV-Crosslinked Polystyrene Dielectric Layers for High-performance Solution-processed Organic Field-Effect Transistors

정원교,신성준,이동국,김세현,안태규,이지훈 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-

고성능 유기 전계 효과 트랜지스터 (OFET)를 달성하기 위해서는 높은 이동도를 가지는 유기 반도체뿐만 아니라 적합한 유기 유전체층도 필요로 한다. Polystyrene (PS)는 유전체 층으로서 우수한 표면특성 및 절연성을 갖지만 일반적으로 용액 공정시 사용되는 용매가 PS 층을 용해시킬 수 있기 때문에 용액공정에 활용하기 어려운 단점이 있다. 이 연구에서는 PS 등을 FPA 계 광가교제를 이용해 가교시킨 FPS필름을 개발하였으며, FPS의 경우 가교에 의해 용매저항성 및 절연 효과가 증대됨을 볼 수 있고 또한 PS의 우수한 표면특성도 유지됨을 볼 수 있었다. 이런 특성에 따라서 FPS층은 다양한 용액처리 반도체에서 유전체층으로 사용될 것으로 기대된다.

광촉매 성능 강화를 위한 미세유체공정 기반 Ag-ZnO 나노복합체 합성

고재락(Jae-Rak Ko),전호영(Ho Young Jun),최창호(Chang-Ho Choi) 한국청정기술학회 2021 청정기술 Vol.27 No.4

물에 잔존하는 유기오염물질이 인체 및 환경에 미치는 악영향을 해결하기 위한 방법으로 오염물질을 친환경적으로 분해할 수 있는 광촉매 기술이 대두되고 있다. 대표적인 광촉매 물질로 TiO₂ 입자가 사용되고 있지만 비싼 가격으로 인해 이를 대체하고자 하는 노력이 지속적으로 수행되었다. 본 연구에서는 이러한 노력의 일환으로 미세유체공정을 사용하여 보다 가격경쟁력이 우수한 ZnO입자를 합성하였다. ZnO의 넓은 밴드갭으로 인해 촉매활성이 제한되는 단점을 해결하고자 동일 공정을 사용하여 은(Ag) 나노입자를 ZnO 표면에 증착하여 Ag-ZnO 나노복합체를 생산하였다. 다양한 분석법을 사용하여 나노복합체의 형상, 구조, 및 성분 분석을 진행한 결과 고품질의 Ag-ZnO 나노복합체가 합성됨을 확인했으며, 메틸렌블루 분해 실험을 통해서 광촉매 활성을 측정하였다. Ag-ZnO 나노복합체의 플라스몬 효과와 광반응에 의해 생성된 전자와 정공의 분리 효과에 의해 광촉매 활성 효율이 순수한 ZnO 입자와 비교하여 향상되었음을 확인하였다. Microreactor-assisted nanomaterials (MAN) 공정 기반의 나노복합체는 가격경쟁력이 우수하고 공정이 용이하다는 장점이 있기에 나노복합체 광촉매를 대량 생산하기 위한 잠재력이 우수하다고 사료된다. Recently, there has been increasing demand for advancing photocatalytic techniques that are capable of the efficient removal of organic pollutants in water. TiO₂, a representative photocatalytic material, has been commonly used as an effective photocatalyst, but it is rather expensive and an alternative is required that will fulfill the requirements of both high performing photocatalytic activities and cost-effectiveness. In this work, ZnO, which is more cost effective than TiO₂, was synthesized by using a microreactor-assisted nanomaterials (MAN) process. The process enabled a continuous production of ZnO nanoparticles (NPs) with a flower-like structure with high uniformity. In order to resolve the limited light absorption of ZnO arising from its large band gap, Ag NPs were uniformly decorated on the flower-like ZnO surface by using the MAN process. The plasmonic effect of Ag NPs led to a broadening of the absorption range toward visible wavelengths. Ag NPs also helped inhibit the electron-hole recombination by drawing electrons generated from the light absorption of the flower-like ZnO NPs. As a result, the Ag-ZnO nanocomposites showed improved photocatalytic activities compared with the flower-like ZnO NPs. The photocatalytic activities were evaluated through the degradation of methylene blue (MB) solution. Scanning electron microscopy (SEM), x-ray diffraction (XRD), and energy-dispersive x-ray spectroscopy (EDS) confirmed the successful synthesis of Ag-ZnO nanocomposites with high uniformity. Ag-ZnO nanocomposites synthesized via the MAN process offer the potential for cost-effective and scalable production of next-generation photocatalytic materials.