| 초록 |
전기화학발광(electrochemiluminescence, ECL) 현상은 1960년대 DPA, anthracene, rubrene 등과 같은 방향족분자에서 처음 발견되었다[1, 2]. 이후 상대적으로 안정적인 이온 라디칼인 Ru(bpy)32+에서 ECL 현상이 관찰되면서 관련 연구 분야가 확산되었다. ECL 현상은 물을 포함한 액체 환경에서도 발생하며 선형성이 우수하여 분자 탐지 기술로 활용되었다. ECL 기반 분석기술은 민감도가 높고 외부 광원을 필요로 하지 않는 간단한 시스템을 구성할 수 있어 임상 분석, 환경모니터링, 식품 분석, 생물학적 분석 및 화학물질 검출을 위해 개발되었다. 이러한 특성으로 유동 주입 감지기(flow injection detectors), 질병 진단, 액체 크로마토그래피, 식품 분석에서 성공적으로 활용되었다.<br /> 최근에는 디스플레이 또는 조명용 발광장치에서 기존 유기발광다이오드(OLED)의 대체 플랫폼으로 ECL을 활용하려는 노력이 시작되었다[1~3]. OLED는 공정 과정에서 고진공 설비와 상당한 청정도 관리(습기/산소/먼지가 없는 환경)를 필요로 하여 제작비용 문제가 발생한다. ECL에 기반한 발광소자(ECL display, ECLD)는 2개의 마주보는 전극 사이에서 발광 소재와 전해질로 구성된 단일 활성층이 산화/환원을 일으키고 그를 통해 빛이 생성되는 형태이다. 따라서 ECLD는 OLED 소자와 비교해 1) 단순 소자 구조, 2) 낮은 구동 전압, 3) 저비용 용액 공정, 4) 일함수와는 무관한 전극 사용 등의 장점을 제공하지만 상대적으로 낮은 방출 효율과 고상의 소자 제작이 어렵다는 단점이 존재한다. 그럼에도 불구하고 2014년 고분자겔 유형의 ECLD가 보고되었고, 최근에는 겔형 ECL층을 기반으로 한 5×5cm2 면적의 유연한 풀컬러디스플레이가 시연되었다. 이러한 발전으로 기존의 디스플레이에서는 구현할 수 없는 고유한 특성을 가진 ECLD를 실현하는 데 초점이 옮겨졌다. ECLD는 종종 구성 요소의 유사성으로 인해 또 다른 전기화학 기반 발광소자인 LEC(light-emitting electrochemical cells)와 혼동된다[4]. 하지만 ECLD와 LEC는 동작 방식이 완전히 달라 소자 설계, 엔지니어링 원리, 향후 응용 분야 등에서 차이를 보인다. 표 1에 ECLD와 LEC의 차이점을 간략히 요약해놓았다[4].<br /> 본 보고서에서는 최근 출판된 리뷰 논문을 기반으로 ECL의 기본 원리와 ECL을 활용하는 장치의 작동 방법에 대해 간략히 소개하고, ECLD에 사용되는 발광체 및 전해질 및 액상 ECL 물질을 겔로 전환하기 위한 연구 전략 등에 대해 살펴보고자 한다[1]. |
