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유기발광소재(OLED) 후보물질의 지연형광(TADF) 성질에 대한 이론적 연구
Theoretical Study for Thermally Activated Delayed Fluorescence (TADF) Property in Organic Light-Emitting Diode (OLED) Candidates 원문보기

대한화학회지 = Journal of the Korean Chemical Society, v.63 no.3, 2019년, pp.151 - 159  

서현일 (한남대학교 생명나노과학대학 화학과) ,  정현진 (한남대학교 생명나노과학대학 화학과) ,  윤병진 (충남대학교 에너지과학기술대학원 에너지과학기술학과) ,  김승준 (한남대학교 생명나노과학대학 화학과)

초록
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본 연구는 밀도 범함수 이론(DFT) 가운데 하나인 B3LYP 방법을 $6-31G^{**}$, cc-pVDZ, cc-pVTZ의 바탕함수 집합(basis set)과 함께 사용하여 전자 공여성 분자(D)로 카바졸(carbazol) 그리고 전자 구인성 분자(A)로 dicyanobenzene, diphenyl sulfone, benzonitrile 등의 조합으로 이루어진 열 활성화 지연형광(TADF) 후보 물질에 대하여 분자구조를 최적화하고 진동주파수를 계산하였다. 또한 최적화된 분자 구조에 대하여 HOMO와 LUMO 에너지 차이를 계산하였으며, 나아가 시간 의존 밀도 범함수 이론(TD-DFT)을 사용하여 분자의 최대 흡수 및 방출 파장(${\lambda}_{max}$) 그리고 단일항과 삼중항 들뜬 상태의 에너지 차이(${\Delta}E_{ST}$) 등을 계산하여 열 활성 지연형광(TADF) 소재로서의 가능성을 예측하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The TADF properties for carbazol-dicyanobenzene, carbazol-diphenyl sulfone, carbazol-benzonitrile derivatives as OLED candidate materials are theoretically investigated using density functional theory (DFT) with $6-31G^{**}$, cc-pVDZ, and cc-pVTZ basis sets. The optimized geometries, harm...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 2CzTPN 유도체와 sulfone-carbazole 유도체에서 ΔEST 값은 0.3 eV 이내로서 효율적인 TADF 물질로서 가능성이 높은 것으로 예측되었으며 본 연구에서는 구조적인 특성이 ΔEST값에 미치는 영향을 관찰하였다.
  • 5 본 연구에서는 D-A(또는 D-A-D) 물질의 구조적 특징에 따른 ΔEST 값의 차이를 비교해 보고자 한다.
  • 이와 같은 para-, meta- 위치에 따른 구조적 특징이 열 지연 형광 (TADF) 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 이 분자들에 대한 분자궤도함수와 단일항과 삼중항 들뜬 상태의 에너지 차이(ΔEST) 등을 조사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
OLED의 일반적 구조는? 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diodes, OLED)는자체발광형이기 때문에 LCD에 비해 시야각, 대조비 등이 우수하고, 공정이 비교적 간단하며, back light가 필요하지 않기 때문에 소비전력 측면에서도 유리한 디스플레이로 각광받고 있다. OLED는 기본적으로 유리 기판 위에 양극 위에 정공 주입 층(HIL), 정공 수송 층(HTL), 발광 층(EL), 전자 수송 층(ETL), 전자 주입 층(EIL)과 음극 순으로 쌓여 있는 구조를 나타내고 있다. 1 따라서 OLED 재료는 그 기능에 따라 정공 수송 재료, 전자 수송 재료 그리고 발광 재료 등으로 나뉠 수 있다.
인광 재료의 단점을 보완하기 위해 무엇을 이용하여 발광 효율을 최대로 향상 시킬 수 있는 방법이 연구를 진행하고 있는가? 이를 보완하기 위해 열 활성화 지연 형광(thermally activated delayed fluorescence, TADF)을 이 용하여 발광 효율을 최대로 향상 시킬 수 있는 방법이 연구 되고 있다. 4 TADF는 열활성화에 의해 삼중항 상태에서 단일항 상태로 역 에너지 이동을 하여 형광 발광에 이르는 현상으로 삼중항 경유로 발광하기 때문에 형광에 비해 긴 발광 시간을 가져 지연 형광 이라 부른다.
단일항 상태와 삼중항 상태의 특징은? 형광은 단일항(singlet)의 들뜬 상태(S1)에서 단일항의 기저 상태(S0)로 에너지가 전이되면서 빛을 방출하는 현상이며, 인광은 계간 교차를 통해 단일항 들뜬 상태에서 삼중항(triplet, T1) 상태를 거쳐 기저 상태로 에너지가 전이되면서 빛을 방출하는 현상으로 형광보다 더 긴 발광 시간을 갖는다. 단일항 상태와 삼중항 상태는 전자스핀이 배열되는 방식에 따라 각각 25%와 75%로 엑시톤을 생성하기 때문에 인광 재료의 경우 형광 재료 보다 발광 효율이 높다. 2 하지만 인광 재료는 이리듐 (Ir), 백금(Pt), 등의 희귀금속을 포함하는 유기 금속 화합물로 한정되어 있기 때문에 재료 설계에 대한 어려움을 겪고 있다.
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참고문헌 (27)

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