초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
그래핀의 낮은 일함수의 문제점을 극복하기 위하여 새로운 정공 주입 물질을 적용하여 정공 주입 효율을 비교 분석하고, 그래핀의 표면 처리가 그래핀 전극의 전하 주입 효율에 미치는 영향을 분석하여 그래핀 전극의 전하 주입에 대한 기초 연구를 시행한다. 또한 그래핀의 낮은 전도도의 문제점을 극복하기 위하여 사용되는 불안정한 그래핀 도핑 공정을 개선하기 위하여 공기 중에 안정한 새로운 도핑 방법을 개발하여 도핑에 따른 전도도 변화 및 정공 주입 효율을 비교 분석한다. 또한, 유기용매에 용해되는 정공주입층 개발

□ 연구의 목적 및 내용
그래핀의 낮은 일함수의 문제점을 극복하기 위하여 새로운 정공 주입 물질을 적용하여 정공 주입 효율을 비교 분석하고, 그래핀의 표면 처리가 그래핀 전극의 전하 주입 효율에 미치는 영향을 분석하여 그래핀 전극의 전하 주입에 대한 기초 연구를 시행한다. 또한 그래핀의 낮은 전도도의 문제점을 극복하기 위하여 사용되는 불안정한 그래핀 도핑 공정을 개선하기 위하여 공기 중에 안정한 새로운 도핑 방법을 개발하여 도핑에 따른 전도도 변화 및 정공 주입 효율을 비교 분석한다. 또한, 유기용매에 용해되는 정공주입층 개발을 통해 그래핀 전극의 정공주입 특성 최적화 연구를 수행한다. 이를 바탕으로 유연 유기 발광 조명 개발을 위한 인광 재료를 사용한 그래핀 전극 기반의 유연 유기 발광 다이오드를 개발하는 것을 목표로 한다.

□ 연구결과
- 고품위 고전도도 그래핀 성장 조건 확립(I_D/I_G < 0.1, 단일 그래핀층 면 저항 < 500Ω/sq) 및 그래핀 전극의 표면 산화층 형성 (~5.2 eV) 및 금속 산화물, 산성 고분자 (면저항 25% 감소, 일함수 1.05 eV 향상)및 자기 조립층 분자(면 저항 70% 감소, 일함수0.75 eV 향상)를 이용하여 그래핀을 p-type 도핑하여 그래핀 전극의 전도도 및 일함수를 개선하여 정공 주입 특성 개선

- 유기용매에 용해된 전도성 고분자 정공주입층 개발하여 균일한 박막특성(RMS: < 1nm) 확인 및 불화 고분자 첨가를 통해 고일함수 (6.09 eV)의 정공주입층 개발, 그래핀 도핑 및 정공 주입층 도입을 통해 그래핀 전극의 정공주입 특성 최적화 하여 그래핀 전극과 상부의 유기층 간에 Nearly Ohmic Conctact 특성 확인, 위 공정을 이용하여 그래핀 전극 기반 50 lm/W 이상의 고효율 (51.8 lm/W) 백색 유기 발광다이오드 소자 개발.

- 전기 발광 유닛 적층을 위한 전하 생성층 개발 및 최적화, 적층형 구조의 그래핀 전극 기반 유기 발광 다이오드 제작을 통해 발광 효율 향상 (~205.9 cd/A), hemisphere lens(out-coupling 구조) 적용을 통해 발광 효율 극대화 성공 (~396.4 cd/A), 5 × 5 cm²의 그래핀 전극 기반 대면적 유기 발광 다이오드 소자 제작 성공, bending test를 통해 우수한 유연성 입증.

□ 연구결과의 활용계획
기존의 투명 전극을 대체할 수 있는 신소재로서의 그래핀 관련 연구가 전세계적으로 주목을 받고 있는 만큼, 그래핀 전극의 표면 처리 및 정공 주입층이 정공 주입 효율에 미치는 영향에 대한 원천 연구를 통해 국내 연구진의 유기 전자 소자에 사용되는 그래핀 전극에 대한 기초과학의 주도권을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
이러한 원천 기술의 연구는 유연 유기 정보전자/에너지 소자 전체에 활용 가능성이 크며, 그래핀의 전자적 물성 제어 기술 개발은 그래핀을 사용하는 모든 전자소자에서 활용 가능한 기술로 기대된다. 또한 향후 차세대의 유연 디스플레이나 조명 산업의 핵심 기술이 될 그래핀 전극 기반의 전자 소자의 원천 연구를 시행함으로 해서 디스플레이 및 조명 시장에서의 국내 기술 경쟁력을 갖추며 우위를 점할 수 있을 것으로 기대된다.
(출처:요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose&contents
To overcome relatively low work function of the graphene anode, we will investigate the effect of new hole injection materials and surface treatment on the hole injection efficiency. To improve the conventional doping process using various unstable and volatile small-molecule a

□ Purpose&contents
To overcome relatively low work function of the graphene anode, we will investigate the effect of new hole injection materials and surface treatment on the hole injection efficiency. To improve the conventional doping process using various unstable and volatile small-molecule acids, we will develop new stable doping processes and then investigate the effect of the new doping processes on surface resistivity of the graphene anode and hole injection efficiency from the anode. Finally, we will develop the high-efficiency flexible organic light-emitting diodes to realize flexible organic lighting devices applying above-mentioned fundamental studies.

□ Result
- Graphene synthesis optimization for high quality and high conductivity (I_D/I_G<0.1, sheet resistance of single-layered graphene < 500 Ω/sq), surface oxidation of graphene to improve the surface potential (~5.2 eV), p-type chemical doping using metal oxides, acid polymers (~25% reduction of sheet resistance, ~1.05 eV increase of work function), self-assembled molecule (~70% reduction of sheet resistance, ~0.75 eV increase of work function) to improve the conductivity and work function of graphene anode and enhance the hole injection capacity

- Developing the organo-soluble conducting polymers for hole injecting materials to have uniform surface (RMS < 1 nm). Adding fluorinated polymer gives hole injection layers with high work function (6.09 eV). Optimize the hole injection capacity by employing chemical doping on graphene anode and novel hole injection layers and it showed nearly ohmic contact between graphene electrode and overlying organic layers.

- Developing the charge-generating layer for tandem OLED, Tandem OLED based on graphene anode showed improved luminous efficiency(~205.9 cd/A). Employing hemisphere (out-coupling structure) maximize the luminous efficiency (~396.4cd/A). Large-area (5 × 5 cm²) OLEDs based on graphene anodes have been demonstrated. Bending test showed the excellent flexibility of OLEDs with graphene anode.

□ Expected Contribution
Graphene is promising conducting materials to replace the conventional oxide electrode. It is expected that fundamental research on surface treatment and hole injection capacity of graphene electrode can provide leadership to korean scientists in flexible electronics society of the world. This research can widely applied to various energy devices as well as flexible organic electronics, and technology modifying the electrical properties can be employed to all kinds of the electronic devices related to graphene. Furthermore, performing the fundamental research about graphene electrode based OLEDs, which will be key-technology in future flexible display or lighting industry, would provide priority in flexible industry and competitiveness.
(출처:SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 13 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 15 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 48 5. 연구결과의 활용계획 ... 50 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 50 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 52 8. 참고문헌 ... 52 9. 연구성과 ... 53 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 62 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 62 12. 기타사항 ... 69별첨1 ... 70별첨2 ... 80끝페이지 ... 82