교육/연구
창의융합학과 이운하 석사과정생, 근적외선 라디칼 OLED 열화 원인 규명 국제학술지 게재
작성자기획과 조회수128 등록일2026-10-21
사진설명: 국립한밭대학교 창의융합학과 이운하 석사과정생(왼쪽)과 이재현 교수
□ 우리 대학 창의융합학과 이운하 석사과정생(지도교수 창의융합학과 이재현)이 근적외선(near-infrared, NIR) 라디칼 유기발광다이오드(organic light-emitting diode, OLED)의 열화 원인을 규명한 연구 논문을 SCIE 국제학술지 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’에 게재했다고 밝혔다.
○ 본 연구 논문은 ‘Electron-Induced Exciton–Polaron Quenching and Degradation in Radical-Based Near-Infrared Organic Light-Emitting Diodes’로, 지난 15일 온라인 게재됐다.
○ NIR OLED는 바이오이미징, 헬스케어 진단·치료, 야간 감시 시스템 등에 활용할 수 있는 광원이지만, 발광 파장이 길어질수록 비발광 손실이 커져 효율을 높이기 어렵다.
○ 이러한 점을 보완하기 위해 홀전자 하나를 가진 유기 라디칼 발광체가 사용되고 있으며, 이는 바닥 상태와 들뜬 상태가 모두 이중항이어서 스핀 통계의 제약 없이 이론적으로 100%의 내부양자효율을 얻을 수 있어 차세대 NIR 발광 재료로 주목받고 있다.
○ 그러나 구동 중 열화가 빠르고, 발광층에 축적된 전하(폴라론, polaron)가 라디칼 엑시톤과 어떻게 상호작용하여 열화를 일으키는지는 밝혀지지 않았다.
사진설명: 전류밀도에 따른 발광 세기 감소(왼쪽)와 음전하 조건에서 분자 흡수 피크 소멸 연구도(오른쪽)
□ 연구팀은 라디칼 발광체(TTM-TPA)를 사용한 근적외선 OLED를 제작하고 구동 중에 소자가 열화되는 과정을 분석하여, 발광층의 에너지 구조 때문에 전자가 발광 분자에 붙잡혀 과도하게 쌓이면서 열화를 가속하는 것을 확인했다.
○ 또, 분자 수준에서도 원인을 확인하여 발광 분자에 전압을 반복해서 걸어 열화시킨 결과, 분자가 전자를 잃어 양의 폴라론 상태가 된 경우에는 분자 고유의 광학 특성이 유지된 반면, 전자를 얻어 음의 폴라론 상태가 된 경우에는 분자에서 염소 원자가 떨어져 나가 라디칼 발광체로서의 성질을 잃는 것으로 분석됐다.
○ 이번 연구는 라디칼 근적외선 OLED의 수명을 줄이는 주요 원인이 발광층에 쌓인 전자임을 소자와 분자 수준에서 함께 밝혔다는 데 의의가 있으며, 본 연구 결과는 전자 축적을 줄이는 소자 설계와 전자에 강한 발광 재료 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
□ 제1저자인 이운하 석사과정생은 “라디칼 발광체는 효율 면에서 장점이 크지만 짧은 구동 수명이 실용화의 걸림돌이었다”며, “이번 연구에서 어떠한 전하가 열화를 주도하는지 확인한 만큼, 이를 바탕으로 장수명·고효율 OLED 연구를 이어가겠다”고 밝혔다.
□ 한편, 이번 연구는 한국연구재단 기초연구사업(과학기술정보통신부 RS-2024-00359103, 교육부 2018R1A6A1A03026005)과 교육부·서울특별시가 지원하는 서울 앵커(ANCHOR)센터 앵커사업(2026-ANCHOR-01-022-04)의 지원을 받아 수행됐다.