새로운 페노사이아진 유도체와 Zn 컴플렉스들의 합성과 전기-광학적 특성 = Synthesis and Electro-Optical Properties of new phenothiazine derivatives and Zn complexes

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 유기 발광 소자에서 관심있게 연구되고 있는 분야 중의 하나인 정공 주입층 (Hole Injection Layer : HIL) 재료과 정공 수송층 (Hole Transporting Layer : HTL)의 합성과 특성에 대해 연구하였다. Hole 이동도가 좋은 것으로 알려진 phenothiazine 성분을 바탕으로 새로운 재료의 합성을 시도 하였으며 phenothiazine 의 10번 위치에 Aromatic ring을 연결하고 3번 과 7번 위치에 phenothiazine을 다시 연결한 구조를 합성하였다. 합성한 8가지의 phenothiazine 유도체는 NMR, IR,Mass spectrum을 통하여 구조를 확인 하였으며 UV. 와 PL을 측정하여 광학적 특성도 알아보았다. 전기화학적 특성은 cyclic voltammetry를 통하여 조사하였고 이를 토대로 HOMO, LUMO 값을 확인 할 수가 있었다. 소자의 특성실험은 standard 구조인 ITO/ m-MTDATA(60nm)/ NPB(15nm)/ Alq₃(70nm)/ LiF(1nm)/ Al(200nm)를 제작하고 합성물질인 phenothiazine 유도체가 HIL 로 적용시 m-MTDATA 대신에, HTL 로 사용시 NPB 대신에 사용된 소자를 제작하여 발광 효율을 측정하였다.
합성한 8종의 신규유기재료들의 UV-visble 흡수결과 314~400nm 의 최대흡수파장을 보였으며 Cyclic voltammetry (CV)실험을 통하여 HOMO level 을 계산하여 4.82eV~5.25eV의 값을 확인하였다. t-BPBP, t-BPTP, DP-t-BPBP, TPPPA, DPtzB, DPtzX, DPtzA, PNA-DPtzB의 photoluminescence (PL) spectrum 을 측정한 결과 460, 457, 461, 455, 450, 447, 417, 479nm 의 최대 흡수파장을 얻었다. 합성된 phenothiazine 유도체들을 EL소자에 적용한 결과 4.53cd/A~0.47cd/A의 발광효율이 나타남을 확인하였으며 그중 t-BPBP를 HIL로 적용시킨 EL소자가 4.53cd/A 와 1.88lm/W 의 발광효율을 나타내어 가장 우수한 EL특성을 보인다.
또 신규 Zn-complex를 2종 합성하였으며 합성한 Zn-complex 재료(Zn(PPM)₂ , Zn(PFPPM)₂) 의 UV-visible 흡수는 514, 532nm에서 PL 은 534, 556nm에서 최대흡수파장으로 측정되었다. EL 소자에 Red-host로 적용하여 host로 많이 쓰이는 Alq₃ 와 비교하여 소자를 제작하고 성능을 비교하였다. Zn(PPM)₂ 가 적용된 소자가 Alq₃ 로 적용된 소자에 비하여 17% 향상된 결과를 보여주었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Hole-injection layer(HIL) and hole-transporting layer(HTL) materials have been focused on their important property in OLED device. New OLED HIL and HTL were proposed and synthesized in this paper. The obtained compounds were identified by ¹H-NMR, IR and FAB-Mass spectroscopy.
EL devices were fabricated in ITO/ synthesized materials(60nm)/ NPB(15nm)/ Alq₃(70nm)/ LiF(1nm)/ Al(200nm) or ITO/ m-MTDATA (60nm)/ synthesized materials(15nm)/ Alq₃(70nm)/ LiF(1nm)/ Al(200nm) configuration for EL properties.
UV-visble absorption spectra showed maximum wavelength of 314~400nm and photoluminescence (PL) maximum wavelength exhibited 460, 457, 461, 455, 450, 447, 417 and 479nm in t-BPBP, t-BPTP, DP-t-BPBP, TPPPA, DPtzB, DPtzX, DPtzA and PNA-DPtzB, respectively. Based on cyclic voltammetry (CV) data, we could get HOMO levels of 4.82eV~5.25eV.
All of these EL devices exhibited a green light emission at around 520nm due to the Alq₃ emission. OLED device with configuration of ITO / t-BPBP(60nm) / NPB(15nm) / Alq₃(70nm) / LiF(1nm) / Al(200nm) exhibits best current efficiency of 4.53cd/A and power efficiency of 1.88lm/W at 10mA/㎠.
New Zn-complex, Zn(PPM)₂ and Zn(PFPPM)₂, for emitting materials were also synthesized. Zn(PPM)₂ and Zn(PFPPM)₂ applied to OLED device as emitting layer. EL efficiency was about 17% increased compared to commercialized Alq₃ system.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 논문 개요 = 1
• Ⅰ. 서 론 = 3
• Ⅱ. 실 험 = 15
• 1. 시약 및 기기 = 15
• 2. 합 성 = 16
• 2-1. 10,10'-Bis-(4-tert-butyl-phenyl)-10H,10'H(3,3')biphenothiazinyl(t-BPBP , compound 1)의 합성 = 16
• 2-2. 10'-(4-tert-Butyl-phenyl)-10'H［10,3',7',10"］terphenothiazine(t-BPTP , compound 2) 의 합성 = 19
• 2-3. 7,7'-Diphenothiazyl-10,10'-bis-(4-tert-butyl-phenyl)-10H,10'H［3,3'］biphenothiazinyl(DP-t-BPBP , compound 3)의 합성 = 21
• 2-4. Tris-｛4-［10-(4-tert-butyl-phenyl)- 10H-phenothiazin-3-yl］-phenyl｝-amine ( TPPPA , compound 4 ) 의 합성 = 23
• 2-5. 1,4-Diphenothiazyl-benzene (DPtzB , Compound 5) 의 합성 = 25
• 2-6. 1,4-Diphenothiazyl-xylene ( DPtzX , Compound 6) 의 합성 = 26
• 2-7. 9,10-Diphenothiazyl-Anthracene (DPtzA , Compound 7) 의 합성 = 26
• 2-8. 3',7',3",7"-tetrakis(phenyl-2-naphtylamine)-1,4-diphenothiazyl-benzene (PNA-DPtzB , Compound 8) 의 합성 = 28
• 2-9. Di-(phenyl-di-pyrrol-methene)zinc (Zn(PPM)_(2) , Compound 9) 의 합성 = 30
• 2-10. Di-(pentafluorophenyl-di-pyrrol-methene)zinc ( Zn (PFPPM)_(2) , Compound 10) 의 합성 = 31
• Ⅲ. 결과 및 고찰 = 33
• 1. 합성 = 33
• 2. Optical and Thermal Properties = 39
• 3. Electro-chemical Properties = 43
• 4. Electroluminescence Properties = 45
• Ⅳ. 결 론 = 50
• Ⅴ. 참고문헌 = 51
• Ⅵ. Figure = 53
• ABSTRACT = 106