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OLED(Organic Light Emitting Diode) 조명 및 유연 기판 적용 열전 소자 모듈(Thermoelectric Device : TE) 분야에서 대면적 소자 제작 필요성이 대두되면서 ...

OLED(Organic Light Emitting Diode) 조명 및 유연 기판 적용 열전 소자 모듈(Thermoelectric Device : TE) 분야에서 대면적 소자 제작 필요성이 대두되면서 용액 공정을 통한 OLED 및 열전 소자 제작에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다.
많은 연구자들이 용액 공정 코팅에 관해 연구할 때, 흔히 사용되는 공정은 스핀 코팅 공정이다. 그러나, 스핀 코팅 공정은 용액 공정이지만 정작 대면적 박막을 도포하기에 한계가 있고 박막 도포 시 재료 소모가 많아 스핀 코팅 공정을 대체할 새로운 용액 공정에 대한 연구의 필요성이 대두되게 되었다.
본 연구에서는 기존 스핀 코팅 공정보다 대면적 도포에 더 유리한 새로운 용액 공정인 스트림젯 공정을 이용하여 전도성 고분자인 poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene sulfonate(PEDOT:PSS)를 도포한 후, 이를 기반으로 진공 증착 공정의 한 방법인 열 증착 공정으로 OLED 및 열전 소자를 제작하여, 그 성능을 스핀 코팅 공정으로 도포한 PEDOT:PSS 기반 OLED 및 열전 소자와 비교하였다.
그 결과를 보면, 스트림젯 및 스핀 코팅 공정을 이용하여 도포한 PEDOT:PSS 기반 OLED 소자는 1000 cd/m2의 휘도를 나타낼 때 각각 67.7±3.0 cd/A, 67.2±3.7 cd/A의 전류 효율을 나타내었다. 스트림젯 및 스핀 코팅 공정을 이용하여 도포한 약 200 nm 두께의 PEDOT:PSS 기반 열전 소자는 각각 2.72±0.74 μW/m·K2 와 2.57±0.28 μW/m·K2의 power factor를 나타내었다. 더욱이, 스트림젯 공정의 라인 코팅 공정을 이용하여 별도의 패터닝 공정 없이 열전 소자 모듈을 제작하였다. 이를 이용해 제작한 PEDOT:PSS 기반 4개의 단일 열전 소자가 직렬 연결된 열전 소자 모듈은 약 1.1 nW의 power를 나타내었다. 이는 스트림젯 및 스핀 코팅 전면 도포 후 닦아내어 패턴을 형성한 PEDOT:PSS 기반 열전 소자 모듈의 power인 0.6 ∼ 0.7 nW 보다 높은 수치이다.
결과적으로, 스트림젯 공정은 스핀 코팅 공정을 대체할 만한 새로운 용액 공정이 될 수 있는 후보가 될 가능성이 있음을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Many studies about OLED and thermoelectric device using solution process have been conducted due to the need of large area device fabrication in OLED lighting and flexible thermoelectric module. Many researchers have considered the spin coating process as the solution process for the thin-film fabri...

Many studies about OLED and thermoelectric device using solution process have been conducted due to the need of large area device fabrication in OLED lighting and flexible thermoelectric module. Many researchers have considered the spin coating process as the solution process for the thin-film fabrication. However it is limited for the large area coating and shows a lot of material waste during the process.
In this study, we coated a conducting polymer, poly (3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene sulfonate(PEDOT:PSS), using stream-jet process that have advantage on large area coating compared with the conventional spin coating process. We investigated on the performance of OLED and thermoelectric device based on PEDOT:PSS using stream-jet process and spin coating process.
As a result, the OLED devices by stream-jet process and spin coating process show the current efficiency of 67.7±2.96 and 67.2±3.72 cd/A at 1000 cd/m2, respectively. The thermoelectric devices by stream-jet process and spin coating process show the power factor of 2.72±0.74 and 2.57±0.28 μW/m·K2 for around 200 nm of PEDOT:PSS, respectively. Moreover, we achieved the thermoelectric module without additional patterning process through stream-jet line coating process. This module with four legs show power of 1.1 nW at △T = 51.3 K. It is higher value than 0.6 ∼ 0.7 nW that powers of thermoelectric modules patterned by trimming with swab after stream-jet and spin coating process.
In conclusion, we know that stream-jet process is a promising candidate of new solution process that can substitute for spin coating process.

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