OLED 청색 호스트 'BOBN 안트라센' 분자 사용 시 효율 10%↑
(내외방송=정지원 기자) 다양한 전자기기에 사용되는 차세대 반도체 재료의 성능을 높일 수 있는 물질이 개발됐다.
UNIST(울산과학기술원)는 "박영석 화학과 교수 연구팀이 연속적인 붕소-질소(BN) 결합을 통해 새로운 안트라센 유도체인 'BNBN 안트라센' 분자를 합성했다"고 최근 밝혔다.
또, 붕소-산소(BO) 결합과 붕소-질소(BN) 결합이 연속적으로 연결돼 있는 'BOBN 안트라센' 분자를 유기 발광 다이오드(OLED, 자체발광형 소자)의 청색 호스트(빛을 내는 핵심 물질)로 사용됐다.
개발된 안트라센 분자들은 낮은 전압에서도 구동이 가능해 앞으로 유기(탄소 함유 화합물) 반도체 산업에서 중요한 도구가 될 것으로 보인다.
안트라센은 벤젠(C6H6)고리 3개로 이뤄진 다환(多環) 방향족(벤젠 고리를 가진 유기 화합물로 나프탈렌 등 해당) 탄화수소를 말하며 유기 전자기기에서 전자의 이동과 빛을 내는 성질 향상하는 핵심 소재로 고성능 전자기기에 많이 사용된다.
이번 연구는 안트라센을 구성하는 탄소-탄소 결합(CC)을 같은 전자 수를 갖는 붕소-질소(BN)의 연속적인 결합을 대체한 새로운 유형의 안트라센 유도체를 합성한 것이다.
탄소로만 구성된 기존 안트라센 유도체와 비교했을 때 'BOBN 안트라센' 분자와 'BNBN 안트라센' 분자는 다른 광학적·전기화학적 특성을 나타낸다.
특히, 유기 발광 다이오드의 청색 호스트로 BOBN 안트라센 분자를 사용했더니 기존보다 낮은 전압(3.1V)에서 구동이 가능했다.
이외에도 같은 전류밀도에서 전류의 사용 효율과 에너지 효율, 발산하는 빛의 양 등 수치가 약 10% 높게 나타났다.
연구팀은 BNBN 안트라센 분자의 구조는 X선 회절분석기를 활용해 파악됐는데, 붕소-질소 결합으로 발생하는 결합길이와 각도 등 구조적 변화를 추가로 연구해 분자의 사용 가능성을 확인했다.
박 교수는 "이번 연구는 새로운 화합물을 합성하고, 전자적 특성을 조절하는 데 활용할 수 있는 중요한 도구가 될 것"이라고 말했다.
정성화 석박사통합과정이 제1저자로, 김중한 가톨릭대 화학과 교수 연구팀과 SFC 연구팀이 참여한 이번 연구는 과학기술정보통신부 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지인 '앙게반테케미(Angewandte Chemie International Edition)'에 최근 온라인 게재됐다(논문명: Increasing Chemical Diversity of B2N2 Anthracene Derivatives by Introducing Continuous Multiple Boron-Nitrogen Units).
