국내 연구진, OLED용 복합 구조 투명전극 개발

국내 연구진이 OLED(유기 발광 다이오드)용 복합 구조 투명전극을 개발했다.

한국연구재단은 고려대 주병권 교수와 박영욱 연구교수 연구팀이 은 나노와이어, 아연 산화물, 전도성 고분자(PEDOT:PSS)를 층층이 쌓아올려 결합, 발광 효율과 소자 유연성을 대폭 향상시킨 투명 유연 디스플레이용 전극을 개발했다고 31일 밝혔다.

광전자소자의 전극용 물질로 많이 사용하는 인듐 주석 산화물(ITO)은 고온 공정에서 제작해야 하며 잘 깨지므로 유연 소자에는 활용이 어렵다.

또 ITO의 대체물질로서 전도도·투명도가 우수하고 가격이 저렴한 은 나노와이어는 표면이 거칠고 쉽게 산화가 되는 등 외부 스트레스에 취약하다.



IZO(산화 인듐과 산화 아연의 화합물)는 투명 전도성 산화물로서 저온공정이 가능하나 ITO에 비해 전도도가 다소 떨어진다.

전도성 고분자(PEDOT:PSS)는 전자와 정공의 균형을 좋게 하는 훌륭한 재료지만, 면저항 값이 높아 응용분야의 단일전극으로 활용하기에는 한계가 있다.

연구진은 이 같은 문제를 극복하기 위해 은 나노와이어 박막층 위에 IZO 층을 입혀 별도의 고온 후처리 없이도 은 나노와이어 간의 연결을 보완하고, 산화 등의 외부 스트레스로부터 보호했다.

또 IZO 층 위에 PEDOT:PSS 코팅을 했다.

이로 인해 박막의 거칠기가 개선되고 복합 물질 사이의 완충 역할로 인해 더 유연해졌으며 소자 효율이 높아졌다.

이 같이 개발한 복합 유연 투명전극을 OLED에 적용했을 때 외부양자효율(EQE)이 ITO 전극에 비해 최대 23% 증가했다.

외부양자효율은 결합된 전자가 빛으로 방출되는 비율로서 이 값이 높으면 적은 전력으로 소자 구동이 가능하다.

주 교수는 “은 나노와이어의 한계를 극복하고자 다른 재료와 복합하는 방식은 더 진보한 전극 기술로 활용될 것”이라며 “이는 매장량이 부족하고 원가가 비싼 ITO전극을 대체할 수 있는 가능성을 제시한 것”이라고 말했다.

이번 연구 성과는 세계 3대 학술지 네이처의 자매지인 ‘사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)’에 10월5일자 게재됐다.

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