경상국립대(GNU·총장 권순기) 자연과학대학 화학과 김윤희 교수팀이 인하대학교 이정환 교수팀과 공동으로 다중공명효과를 이용한 붕소계 재료 기반의 고색순도 고효율 청색 지연형광 재료를 개발하는 데 성공했다.
연구 결과는 재료 분야 저명 국제학술지 '스몰(SMALL)'(IF: 13.281) 5월 12일자 표지논문에 선정됐다.
이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업 및 산업통상자원부 기술혁신사업의 지원으로 김윤희 교수팀 천형진 박사수료생과 이정환 교수팀 신윤섭 석사가 공동으로 제1저자로 참여해 진행됐다.
연구팀은 다중공명효과를 이용한 붕소계 재료의 경우 지연형광 재료의 가장 큰 난제였던 낮은 색 순도에 대한 새로운 해결 방안을 제시했다. 그러나, 붕소계 재료의 경우 합성 수율이 굉장히 낮아 합성 난도가 높으며, 발광체의 도핑 농도를 증가시킬 경우 강한 분자 간 상호작용으로 인한 자체 소광 경향은 OLED 소자의 성능 및 색 순도를 저하시키는 문제점이 있다.
이번 논문에 소개된 재료는 분자 간 상호작용 및 이성질체 형성을 억제한 구조로, 최대 EQE가 24.3%, CIE 좌표가 0.124, 0.140, FWHM이 28nm인 고효율 순수 청색 OLED를 구현했고, 분자 간 상호작용의 억제로 인해 20% 이상의 높은 도핑 농도에서도 변함없이 안정적인 색 순도를 유지했다. 또한 이성질체 형성을 억제해 높은 합성 수율을 얻을 수 있었다.
도핑 농도와 무관하게 안정적인 색 순도를 유지하는 청색 발광재료를 개발한 것은 현재 양산 적용을 위해 시급히 해결해야 할 과제 가운데 하나로, 이번 연구 성과는 청색 OLED 분야 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.
이 연구팀의 졸업생들은 삼성디스플레이, 삼성전자, LG전자, SK에너지, 제일모직, 두산, SFC, 덕산네오룩스, LT소재, 머크, 대림화학, 동진세미켐, 욱성화학 등의 기업에 취업하고 있어 연구개발은 물론 인력양성에서도 전국적인 경쟁력을 자랑하고 있다.
한편, 경상국립대 연구팀은 이미 20년 전부터 OLED 재료를 연구해 왔으며 지난 2011년부터 경상국립대-삼성디스플레이 OLED 센터를 유치해 활발한 산학연구를 진행하고 있다.
