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유기 EL 현상의 스핀 동력학

전문가 제언: ○ 전계 발광 현상은 발광층에서 전자와 정공의 재결합에 의해 발광된다고 설명된다. 발광에 관련되는 전자와 정공은 전자가 스핀을 하고 있으므로 상자성이며 이들은 각각 최소단위의 자기 모멘트를 가지고 있다. 전자와 정공이 재결합될 때에는 2개의 상자성종인 전자스핀이 조합이해 여기상태 생성과 실활되는 과정을 결정하는 중요한 요소가 된다.

○ 전계 발광 현상을 나타내는 전도성 유기 발광 재료는 공액고분자계와 분자 간의 상호작용이 약한 저분자계로 대별된다. 두 경우 모두 정과 부의 전하의 재결합, 즉 화학적 용어로 표현한다면 발광은 음이온 라디칼과 양이온 라디칼 사이에 전자이동반응의 결과로 나타나는 현상이라 할 수 있다.

○ 이들 이온 라디칼은 환경장의 흔들림에 의한 자연적 천이 또는 전자파에 의한 유발된 천이에 의해 그 스핀양자상태의 혼합이나 변환이 일어난다. 일반적으로 스핀의 완화는 그 스핀계가 놓인 주위의 장의 흔들림에 의해 일어나며 그 장은 라디칼쌍을 구성하고 있는 라디칼의 이방적 초미세결합(HFC)이나 이방적 g값, 또 라디칼쌍의 자기 모멘트 상호작용에 의해 생긴다.

○ 유기 EL에서의 발광 과정은 상자성체인 전자와 정공의 여기된 1중항 상태나 3중항 상태에 따라 그 이후의 과정에 영향을 받는다. 산일된 자유라디칼은 다시 만나거나 2차적인 반응으로 소실되는데 이 과정에서 고려해야 할 것은 계의 스핀 다중도이다. 생성된 상자성을 갖는 여기 라디칼쌍은 1중항 상태나 3중항 상태가 되며 이로부터 발광될 때까지의 경로가 큰 영향을 받는다. 본고는 광화학과 방사선화학 분야에서 확립된 스핀화학의 개념을 전계 발광 현상 해명에 대해 적용하여 유기 EL 발광 과정에 미치는 자장의 영향에 대한 귀중한 기초 자료를 제공하고 있다.

저자: H. Murai
자료유형: 학술정보