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창의융합학과 이재현 교수, OLED 효율·수명 동시에 높이는 새로운 계면 설계 전략 제시 새글
작성자기획과 조회수34 등록일2026-08-11
□ 우리 대학 창의융합학과 이재현 교수가 교신저자로 참여한 공동연구 논문이 세계적인 과학기술 전문 출판사 엘스비어(Elsevier)가 발간하는 국제 저명 학술지 ‘Chemical Engineering Journal’(Impact Factor 12.5)에 온라인 공개됐다고 밝혔다.
○ 이번 논문은 “Negative giant surface potential engineering for suppressing exciton–polaron quenching in organic light-emitting diodes”라는 제목으로, 국립한밭대 박재용, 삼성전자 SAIT 이연경, 국립한밭대 중점연구소사업단 최영욱 연구원이 공동 제1저자로 참여했으며, 삼성전자 SAIT 김종수 박사와 국립한밭대 이재현 교수가 공동 교신저자로 참여했다.
□ 연구팀은 본 연구를 통해 OLED의 효율과 수명을 동시에 저하시키는 핵심 원인을 규명하고, 이를 제어할 수 있는 새로운 계면 설계 전략을 제시했다.
○ OLED 내부의 자발적 분자배향 분극(Spontaneous Orientation Polarization, SOP)으로 인해 거대 표면전위(Giant Surface Potential, GSP)가 형성되며, 이로 인해 발광층 주변에 과도한 정공이 축적되어 여기자-폴라론 소광(Exciton-Polaron Quenching, EPQ)이 발생한다.
○ 이러한 EPQ는 OLED의 발광 효율과 장기 신뢰성을 저하시키는 주요 원인으로 알려져 있다.
○ 연구팀은 음(-)의 GSP를 갖는 전자차단층(Electron Blocking Layer, EBL)을 도입해 계면 전하를 정밀하게 제어하는 새로운 OLED 설계 전략을 제안했다.
○ 또한, 다양한 전기·광학 분석을 통해 계면 전하 축적과 EPQ 발생 메커니즘을 체계적으로 규명했으며, 적절한 크기의 음의 GSP를 가지는 EBL은 불필요한 정공 축적을 억제해 EPQ를 감소시키고 효율과 동작 안정성을 향상시키는 반면, 지나치게 큰 음의 GSP를 가지는 EBL은 오히려 정공 주입을 과도하게 억제해 OLED 성능을 저하시킬 수 있음을 확인했다.
○ 이를 통해 OLED 성능 향상을 위한 최적의 GSP 설계 기준을 제시했으며, 특히 연구팀이 제안한 최적의 음의 GSP를 적용한 OLED는 기준 소자 대비 동작 수명(LT95)이 약 119.5% 향상됐으며, 효율과 동작 수명을 동시에 개선하는 성과를 보였다.
○ 이번 연구 결과는 OLED뿐 아니라 다양한 유기 반도체 기반 광전자소자의 계면 설계 기술에도 활용될 것으로 기대된다.
□ 이재현 교수는 “이번 연구는 OLED 내부 계면 전하 거동을 정밀하게 제어함으로써 광에너지 손실의 근본 원인인 여기자-폴라론 소광을 효과적으로 억제할 수 있음을 실험적으로 규명했다”며, “향후 다양한 유기 광전자소자의 효율과 신뢰성을 높이는 새로운 설계 전략으로 활용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.
□ 한편, 이번 연구는 삼성전자 SAIT와 공동연구로 수행됐으며,[교육부·한국연구재단/중점연구소지원사업(2018R1A6A1A03026005); 하이브리드 3D프린팅을 이용한 액티브 인쇄전자 시스템]과 [과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(RS-2024-00359103); 전계발광 자기공명 장치 개발을 통한 전자스핀 거동 규명과 응용]의 지원을 받았다.