우리가 읽는 녹색 OLED 논문은 대부분 새로운 발광체 이야기입니다. 이 논문은 다릅니다. 발광체 tCzphB-Fl는 이미 알려진 재료이고, 새로 만든 것은 그 아래에 깔리는 호스트입니다. 수명은 거기에서 나왔습니다.
경희대학교 Odugu Pavan Kumar, 채미영, 권장혁 교수 연구팀의 결과이며 Chemical Engineering Journal에 실렸습니다.
문제
좁은 반치폭의 녹색을 만들어 본 사람이라면 익숙한 문제입니다. MR-TADF 발광체는 색순도를 줍니다. 이 소자에서는 31 nm입니다. 그런데 삼중항 수명이 길고 역계간전이가 느립니다. 그래서 휘도를 올리는 순간 삼중항-삼중항 소멸과 삼중항-폴라론 소멸이 효율을 갉아먹기 시작합니다. 게다가 단일 호스트 하나에 너무 많은 역할을 요구합니다. 높은 삼중항 에너지, 균형 잡힌 전자와 정공 수송, 원활한 주입, 열 안정성, 그리고 엑시톤이 한 면에 몰리지 않을 만큼 넓은 재결합 영역입니다.
무엇을 했는가
역할을 나눴습니다. p형 BPP-BCz와 새로 만든 n형 재료를 짝지어 엑시플렉스 호스트를 만들고, Ir(mppy)3를 인광 증감제로, MR-TADF 발광체를 마지막 단계에 두었습니다. 에너지는 엑시플렉스에서 증감제로, 다시 FRET을 통해 발광체로 전달되고, 실제로 빛을 내는 것은 발광체뿐입니다. 대부분이 좁은 반치폭이 아닌 소자에서 좁은 반치폭의 녹색이 나옵니다.
새로운 n형 호스트 세 가지는 트리아진 코어에 디벤조티오펜과 디벤조퓨란을 붙인 구조입니다. DTTrzDF-1과 DTTrzDF-2는 디벤조퓨란이 붙는 위치만 다릅니다. DTTrzDFph-3는 페닐기를 디벤조티오펜 쪽에서 디벤조퓨란의 파라 위치로 옮겼습니다. 사소해 보이지만 그렇지 않습니다. 헤테로고리의 입체 장애를 줄이고, 해리되기 쉬운 약한 결합의 수를 5개에서 3개로 줄였습니다.
수치
PSF 박막 PLQY 97.8%. Ir(mppy)3에서 발광체로의 FRET 효율 82.1%. EQEmax 36.2% (DTTrzDFph-3), 34.1% (DTTrzDF-1). EL 535 nm, FWHM 31 nm, CIE (0.29, 0.68). 5000 cd/m2에서 롤오프 7.7% (DTTrzDFph-3), 4.1% (DTTrzDF-1). LT95는 5000 cd/m2에서 380시간, 1000 cd/m2 환산 6353시간. Tg 129 C, Td 448 C.
눈여겨볼 지점
EQE 35%를 넘는 녹색 MR-TADF는 그동안 오래 버티지 못했습니다. LT95 6353시간은 그 조합에서 보고된 가장 긴 수명입니다. 더 좋은 발광체에서 나온 결과가 아닙니다. 호스트의 결합 해리 에너지를 하나씩 계산하고 가장 약한 두 개를 없앤 결과입니다.
실험 방법에 저희가 유독 눈여겨보는 문장이 하나 있습니다. 이 화합물들은 진공 승화 정제로 정제되었습니다. 모든 호스트는 소자에 들어가기 전에 그 과정을 먼저 견뎌야 합니다. 약한 해리 결합을 5개나 가진 분자는 도가니 안에서 말썽을 부립니다. 6353시간을 벌어준 그 설계 변경이 정제도 더 깨끗하게 만들어 줍니다. 합성과 정제와 소자 수명은 EQE 숫자만 보고 넘어갈 때 생각하는 것보다 훨씬 가까이 붙어 있습니다.
Chemical Engineering Journal, DOI 10.1016/j.cej.2025.165052
하이라이트 전문, 소자 구조와 재료 목록 포함: https://www.lamko.co.kr/research-highlights/dttrzdfph-green-psf.html
DTTrzDFph: A Green Phosphor-Sensitized-Fluorescence Emitter
LUMORA Research Highlight. Chem. Eng. J.. DOI 10.1016/j.cej.2025.165052.
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