일본 와세다대의 연구팀은 상온에서 액체 모양의 액체 유기 반도체를 발광 재료로 이용한 마이크로 유체 백색 유기 EL장치의 실현에 성공했다.

디바이스의 실현에 있어서는 2013년에 동 연구 그룹이 세계 최초로 제창한 마이크로 유체 유기 EL의 제작 방법에 바탕을 두고 미세 가공 기술의 MEMS 프로세스와 자기 조직화 막을 이용한 이종 자재 접합 기술로 전극 간 거리를 수십μm 이하로 제어한 집적화 마이크로 유로를 제작하고 종류가 다른 액체 유기 반도체가 교차하고 있는 스트라이프 구조를 가능하게 했다. 그리고, 청록색과 노란색 액체 발광 재료에 동시에 전압을 인가함으로써 칩 상의 마이크로 유로에서 가시광 영역을 폭넓게 커버하는 백색 발광에 성공했다.

자유자재로 모양이 변형할 수 있는 액체 재료를 이용함으로써, 기존의 고체 유기 반도체 박막을 이용한 유기 EL디바이스와 다른 특징을 가진 새로운 디스플레이와 조명에 대한 응용이 기대된다. 또한 마이크로 유로에 대한 액체 주입에 의한 발광층이 고진공 프로세스를 이용하지 않고도 쉽게 형성될 수 있다는 특징을 살리는 것으로 온 디멘드 여기 광원이 실현되고, 생화학 및 의료 분야로 대표되는 휴대용 바이오 칩에 대한 응용에도 연결될 것으로 기대된다.

연구팀은 이번 연구에서 지금까지의 마이크로 유체 유기 EL의 성과를 바탕으로 하여 집적화한 미세 마이크로 유로 구조를 가지며, 청록색과 노란색의 액체 발광 재료를 이용한 마이크로 유체 백색 유기 EL 소자를 제안했다 (그림 2). 폭이 60μm 정도의 마이크로 유로를 병렬로 형성한 구조를 제작하여 그 병렬 유로에 청록색과 노란색의 액체 발광 재료를 교대로 주입하는 동시에 발광시킴으로써, 가시광선 영역을 폭넓게 커버하는 백색 발광이 가능하다는 것을 확인했다.


자유롭게 모양을 변형시킬 수 있는 액체 재료를 이용함으로써 기존의 고체 유기 반도체 박막을 이용한 유기 EL 소자와는 다른 특징을 갖는 새로운 디스플레이 나 조명에서의 응용이 기대된다. 또한, 마이크로 유로에 액체 주입은 발광층이 높은 진공 공정을 이용하지 않고, 쉽게 형성할 수 있는 특징을 살려 주문형 여기 광원을 실현하는 것으로, 생화학 및 의료 분야에서 대망되는 휴대용 바이오 칩 개발에도 응용할 수 있을 것으로 생각된다.

본 연구는 일본 문부 과학성의 과학 연구비 보조금의 기판 연구(S)No. 23226010및 기반 연구(B)No. 25289241, 나노 테크놀로지 플랫폼 지원 프로젝트에서 조성된 것이다. 또한 이번 연구 성과는 영국 Nature Publishing Group의 온라인 과학 잡지 "Scientific Reports"에 10월 6일(현지 시간) 게재되었다. 

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』