산화아연 나노로드 기반 ECL소자의 발광입자 거동에 대한 연구 :Study on Behavior of Emitting particle of ECL Device ZnO nanorod-based

오형석

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자료유형: 학위논문

저자정보: 오형석 (경성대학교, 경성대학교 일반대학원)

지도교수: 성열문

발행연도: 2015

저작권: 경성대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수3

이 논문의 연구 히스토리 (5)

2015

산화아연 나노로드 기반 ECL소자의 발광입자 거동에 대한 연구

오형석 전기전자공학과 2015.01 학위논문

2014

산화아연 나노로드 제작 및 ECL특성 고찰

오형석 , 곽동주 , 성열문 대한전기학회 학술대회 논문집 2014.07 학술대회자료

산화아연 나노로드 전극을 이용한 전기화학발광 셀의 제작 및 발광특성 고찰

오형석 , 성열문 전기학회논문지 2014.01 학술저널

2013

산화아연 나노로드 전극기반 전기화학발광셀의 동작특성 및 고찰

오형석 , 성열문 , 송재은 대한전기학회 학술대회 논문집 2013.07 학술대회자료

산화아연 박막전극을 이용한 전기화학발광셀의 제작 및 특성 고찰

오형석 , 곽동주 , 성열문 외 1명 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 2013.05 학술대회자료

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디스플레이산업은 패널 및 연관 부품소재, 장비의 생산에 수반되는 모든 활동을 포함하고 있다. 디스플레이는 CRT(1세대)에서 FPD(2세대)로 전환되면서 기술혁신을 통하여 그 방향이 대형화·슬림화·고성능화 등으로 급격히 발전해왔다. 차세대 디스플레이는 현존 디스플레이를 대체하여 새로운 수요를 창출할만한 경험을 제공하는 디스플레이로서 OLED, 투명디스플레이, 플렉서블 디스플레이, 전자종이, 3D 등이 거론되고 있다. 또한 전계발광소자 (Electro Luminescence: EL)[1]와 같은 고효율의 면 발광형 소자에 대한 상용화가 추진되고 있다.
전기화학발광(Electrochemical Luminescence: ECL)[2]은 루테늄(Ru)분자가 중심재료로써 합성된 산화-환원 전해질과 나노구조 박막전극으로 구성된 고체/액체 접합형 발광소자로서, 나노기술과 금속배위결합의 MCLT(Metal-Ligand Charge Transfer)로부터의 발광기술이 융합된 저가 고효율의 투명성을 지니는 차세대 발광소자이다. 구동방식은 LED나 OLED와 같이 직류구동 방식이 아니라 직·교류 양방구동이 가능하기 때문에 종래의 EL방식에서 지적되고 있는 직류구동방식의 수명단축을 피할 수 있을 것으로 기대된다.
특히 이 실험에서 사용된 나노구조 산화물 전극소재인 산화아연 (Zinc Oxide; ZnO) 혹은 산화아연 나노로드(ZnO nanorod)[3-4]는 옛부터 세라믹스의 재료로서 투명하면서도 금속과 같은 수준의 전도성을 부여할 수 있어 투명 도전성 기판으로 활용이 가능하다. 다공성에 의한 넓은 표면적과 높은 전자 이동성(Mobility)을 기반으로 하여 다양한 분야에 유용하게 적용할 수 있는 것으로 평가되어 왔다. 3.37eV의 비교적 넓은 밴드 갭을 가지며, 불순물의 첨가에 의해 전도도를 용이하게 향상시킬 수 있는 특징을 가지고 있다[5]. 또한 적외선 및 가시광선의 투과율이 매우 좋고, 전기전도성과 플라즈마에 대한 내구성이 매우 우수하다[6]. 본 논문에서는 긴 막대기 모양 즉, 수직모양으로 곧게 성장된 산화아연 나노로드(ZnO nanorod)의 전기적 특성과 직·교류에서의 전기화학발광(Electrochemical Luminescence: ECL) 소자의 발광입자에 따른 거동에 대한 연구를 하였다.
또한 산화아연 나노로드(ZnO nanorod)의 박막을 입힌 경우와 기존의 전기화학발광(Electrochemical Luminescence: ECL) 결과를 서로 비교·분석하여 수명·효율 등을 향상 시킬 수 있는 고찰하였으며, 분광휘도/조도 측정기를 사용하여 발광의 휘도 분포에 따른 피크파장과 전압 크기에 따른 발광의 세기를 측정하였다.

Display panel and associated parts and materials industries, and includes all activities involved in the production of the equipment. Display is put into FPD (2 generations) in the CRT (1 generation) through technology innovation that has developed rapidly in the direction of larger thinner, higher performance and more. Next generation display OLED a transparent display, a flexible display, an electronic paper 3D and the like are mentioned as a display to replace the existing service experience to create new demand display worth. In addition, the EL device (Electro Luminescence: EL) are commercially available for the surface light emitting device of high efficiency, such as is being promoted.
Electrochemical luminescence (Electrochemical Luminescence: ECL) is a ruthenium (Ru) molecule is synthesized as a core material oxidation-reduction electrolyte composed of a thin film electrode and nanostructured solid / liquid junction type light-emitting elements, nano-technology and metal coordination bond is the MCLT (Metal-Ligand Charge Transfer) technology is the next generation of light-emitting elements emit light having a high efficiency from the low transparency of the fusion. The drive system is expected to avoid shortening the life of the direct current drive method has been pointed out in the conventional EL manner because the direct current drive method as both direct or alternating current can be driven, such as an LED or OLED.
In particular, the nanostructured oxide electrode material used in the experiment of zinc oxide (Zinc Oxide; ZnO) or zinc oxide nanorods (ZnO nanorod), while a transparent ceramics as the material of the former from the level of conductivity, such as metal I can give can be used as a transparent conductive substrate. Based on high surface area and high electron mobility (Mobility) according to the porosity and have been evaluated to be usefully applicable to various fields. Has a relatively wide band gap of 3.37eV, has a feature by the addition of impurities that can easily enhance the conductivity. Also very good, the infrared and visible light transmittance, electrical conductivity and durability of the plasma is very excellent in [6]. In this paper, namely the long rod-shaped, vertical shape with straight grown zinc oxide electrochemical luminescence and electrical properties directly or in exchange of nanorods (ZnO nanorod) (Electrochemical Luminescence: ECL) study of the behavior of the emitting particle of an element was.
In addition, conventional electrochemical luminescence (Electrochemical Luminescence: ECL) coated with a thin film in the case of zinc oxide nanorods (ZnO nanorod) were investigated to improve the life, efficiency, etc. The results are compared with each other, analysis, spectral brightness / luminance meter using the intensity of the emission peak wavelength in accordance with the size and voltage according to the intensity distribution of the light emission was measured.

We report Zinc oxide (ZnO) nanorods synthesis and electrochemical luminescence (ECL) cell fabrication. The ECL cell was fabricated using the electrode of ZnO nanorods and Ru(II) complex (Ru(bpy)32+) as a luminescence materials. The fabricated ECL cell is composed of F-doped SnO (FTO) glass/ Ru(II)/ZnO nanorods/FTO glass. The highest intensity of the emitting light was obtained at the wavelength of ∼620 nm which corresponds to dark-orange color. At a bias voltage of 3V, the measured ECL efficiencies were 5 cd/m for cell without ZnO nanorod, 145 cd/m for ZnO nanorods-5μm, 208 cd/m for ZnO nanorods-8μm and 275 cd/m for ZnO nanorods-10μm, respectively. At a bias voltage of 3.5V, the use of ZnO nanorods increases ECL intensities by about 3 times compared to the typical ECL cell without the use of ZnO nanorods.

#ECL #ZnO nanorod #Ru(bpy)32+ #Luminescence

Ⅰ. 서론 1
Ⅱ. 이론적 배경 3
1. 전기화학발광(ECL) 3
1.1 ECL의 구조 및 원리 3
1.2 ECL의 연구동향 5
2. 산화아연 나노로드 전극 8
2.1 구조 및 특징 8
2.2 연구동향 11
Ⅲ. 실험 방법 13
1. ECL 셀 제작 방법 13
1.1 산화아연 나노로드 전극 제작 13
1.2 Ru(bpy)32+ 발광층 제작 16
1.3 ECL 셀 제작 17
2. ECL 구동회로 설계 및 제작 18
2.1 ECL 구동회로 설계 및 제작 18
3. 측정방법 및 장치 20
3.1 표면구조분석 20
3.2 표면결정성 분석 22
3.3 분광휘도/조도 측정기(CS-2000, Konica Minolta) 24
4. 전기적 특성 분석 26
4.1 전압 ? 전류 특성 26
4.2 전압 ? 발광 특성 27
5. 광학적 특성 28
5.1 휘도 특성 28
5.2 조도 특성 29
5.3 색 좌표 특성 30
Ⅳ. 실험 결과 및 고찰 31
1. 산화아연 나노로드 결정 구조 및 분석 31
1.1 산화아연 나노로드 결정구조 31
1.2 산화아연 나노로드 형성 33
1.3 산화아연 나노로드의 발광거동 특성 34
Ⅴ. 결론 36
참고문헌 37
ABSTRACT 39

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