신소재 합성 (실험) 예비 보고서제출 날짜: 2022.03.151.주제Alq3의 합성과 정제2.목적(1) 유기발광소자에 대한 지식 습득(2) Alq3의 합성을 통한 유기합성 원리 학습3.실험의 배경 지식(1) 유기 EL (Organic Electronicsluminescence), 유기 EL 소자유기물을 이용하여, 박막에 음극과 양극을 통하여 주입한 electron 과 hole이 재결합하여 exciton을 형성하고, 엑시톤으로부터 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생되는 현상을 이용한 것이다.이러한 발광현상은 100V이상의 고전압이 소요되고 밝기, 수명이 매우 낮았다. 1987년, 발광층으로 Alq3, 전하수송층으로 TPD를 사용하여 10V이하에서 구동되고, 1%의 양자 효율을 갖으며 1000cd/m2의 휘도를 갖는 소자가 제작되었다.(2) Alq3(Tris-8-hydroxy quinolate aluminum)Alq3는 고체 상태의 녹색 형광 물질이다. 금속이온 Al을 중심으로 8-hydroxyquinoline 리간드로 둘러싸인 구조이며, 매우 높은 양자 효율을 가지고 있다. 안정한 막 형성, 좋은 Carruer trabsoirt, 좋은 열 저항체의 역할을 한다.Alq3의 ligand는 8-hydroxyquinoline이 산소와 결합한 구조로 되어있는데, 8-hydroxyquinoline이 빛을 흡수하여 π-conjugation이 된 ligand를 여기 시키게 된다. 이때 삼중상태에서 분자간 에너지 transfer이 발생하여 Al 금속이 발광하는 원리를 갖는다.(3) Alq3 고분자의 합성8-hydroxyquinoline 과aluminium(III)의 반응으로 얻을 수 있다.Al3+ + 3 C9H6NOH → Al(C9H6NO)3 + 3 H+4.참고문헌(1) Alq3 고분자의 합성 = Synthesis of Alq3-functionalized Polymers(2) 고효율, 고발광 특성의 Alq3 기반 저분자 유기발광다이오드의 개발에 관한 연구(3) 저분자 화합물을 이용한 유기 전계발광소자의 제작과 특성 연구(4) HYPERLINK "https://www.koreascience.or.kr/article/JAKO1*************5.pdf" 고기능 EL소자용 고분자/유기 재료의 합성 및 전기 광학적 특성
발광은 열에 의하지 않은, 물질로부터의 모든 빛의 방출을 말한다. 발광은 물체를 높은 온도로 가열하였을 때 빛이 방출되는 백열광과 구분된다. 발광은 대체로 가시광선과 일부 적외선 영역에 서 일어나며, 두 전자 상태 사이의 복사 전이에 기인한다. 즉, 발광은 여러가지 방법으로 높은 에 너지의 전자 상태로 들뜬 물질이 에너지가 더 낮은 바닥 상태로 내려오며 에너지가 빛(광자 형태 로)방출되는 현상이다. 발광이 일어나려면 먼저 물질을 높은 에너지 상태로 들뜨게 해야 한다. 물 질을 들뜨게 하는 방법은 빛, 열, 전기, 화학 반응 등 매우 다양하다.
① Sebacoyl choride (ClCO(CH2)8COCl)옅은 황색의 자극성 냄새가 나는 액체 화합물로, 물에서 천천히 분해된다.가열 분해시 산화탄소나 염화수소 기체를 발생한다. 양 말단에 두개의 아실기를 가지고 있으며 8개의 CH2를 가지고 있다.② hexamethylene diamine(C6H16N2)Hexamethylene 사슬에 두개의 amine기를 가지고 있다. 무색의 고체이며 강한 amine기의 냄새가 난다. 나일론을 만드는데 가장 중요한 성분이다.
신소재 합성 (실험) 예비 보고서제출 날짜: 2022.03.181.주제유무기 반도체 전구체 합성(Methylammonium iodide의 합성)2.목적(1) methylammonium iodide를 합성 반응 학습(2) 페로브스카이트의 적용 및 원리 학습3.실험의 배경 지식태양광발전 시스템의 핵심적인 두가지는 태양전지의 광전변환 효율과 수명이다. 태양전지 기술은 1세대(다결정 및 단결정 태양전지)를 거쳐 2세대(다양한 종류의 박막 사용 태양 전지), 3세대까지 연구되어왔다. 페로브스카이트를 이용한 태양전지는 2009년 약 3.8%의 전력변환 효율을 시작으로 하여 2017년에는 22.7%에 달하는 효율을 달성했다.(1) 페로브스카이트페로브스카이트는 AMX3 조성을 갖는 Cubic 결정 구조 물질을 말한다. 페로브스카이트 태양전지는 AMX3 (A: 1가 양이온, M: 2가 양이온, X: 할로겐(Cl, Br, I 등)) 조성의 물질을 광활성층으로 이용한다. 50meV 이하 낮은 엑시톤 결합에너지를 갖고 있으며, 전하 이동도가 높고, 전하 확산거리가 길며, 여러 유기용매에서 충분한 용해도를 가지고 있어 저온용액 공정이 가능한 장점 등이 있다. 하이브리드 페로브스카이트는 permanent dipole moment를 가졌기에 상대적으로 낮은 진동수 영역에서 높은 유전율을 나타내고 전하를 쉽게 분리할 수 있는 태양전지 광합성 소재이다. 페로브스카이트 구조를 갖는 소재의 태양전지는 박막형으로 균일성이 소자의 동작에 있어서 유리하다.(2) MAI (Methylammonium Iodide)MAI는 페로브스카이트 기반 광전자 시스템의 제조에 사용되는 일반적인 전구체로 사용되는 물질이다.(3) 공정페로브스카이트 합성은 스핀코팅, 스프레이 코팅 등 저렴하면서 간단한 용액 공법을 이용할 수 있는데, 이러한 용액 공법은 균질한 박막 증착이 어려워 산업화에 부적합하다. 따라서 그 외에 열 증착법, CVD 등 진공증착법을 이용하여 고순도의 박막을 얻을 수 있다.4.참고문헌(1) 고효율, 플렉서블 페로브스카이트 태양전지 제작을 위한 TiCl4 후처리 공정을 적용한 저온 용액 공정 ZnOTiO2 이중 전자선택층의 개발(2) 반투명 하이브리드 페로브스카이트 태양전지(3) 페로브스카이트 광흡수층의 제조방법 및 이에 의해 제조된 광흡수층을 포함하는 태양전지
태양광발전 시스템의 핵심적인 두가지는 태양전지의 광전변환 효율과 수명이다. 태양전지 기술은 1세대(다결정 및 단결정 태양전지)를 거쳐 2세대(다양한 종류의 박막 사용 태양 전지), 3세대까지 연구되어왔다. 페로브스카이트를 이용한 태양전지는 2009년 약 3.8%의 전력변환 효율을 시작으로 하여 2017년에는 22.7%에 달하는 효율을 달성했다. (1) 페로브스카이트 페로브스카이트는 AMX3 조성을 갖는 Cubic 결정 구조 물질을 말한다. 페로브스카이트 태양전지는 AMX3 (A: 1가 양이온, M: 2가 양이온, X: 할로겐(Cl, Br, I 등)) 조성의 물질을 광활성층으로 이용한다.