KR101549357B1 - Highly efficient electroluminescent devices utilizing anisotropic metal nanoparticles - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기발광다이오드 (OLED: Organic Light-Emitting Diodes) 또는 양자점 발광다이오드 (QLED: Quantum dot Light-Emitting Diodes) 등의 전계발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이방성 금속 나노입자 또는 나노구조체의 2종 이상의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 저전력, 고휘도 및 발광층의 내구성이 향상된 효과를 갖는 전계발광소자에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
최근 정보통신 기술의 발전과 함께 디스플레이, 나노 기술 등이 비약적으로 발전함에 따라 유비쿼터스 시대가 현실이 되어가고 있으며, 이를 위해 유연하고 가벼우며 변형이 자유로운 차세대 유연 광전소자 (flexible optoelectronic devices) 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. Recently, with the development of information and communication technology, displays and nanotechnology have developed rapidly, the ubiquitous era has become a reality. To this end, researches on next generation flexible optoelectronic devices, which are flexible, light and flexible, It is progressing.
특히, 유기 발광다이오드 또는 양자점 발광다이오드와 같은 전계발광소자는 소재 특성상 유연하면서도 가벼우며 낮은 소비 전력으로도 비교적 높은 휘도 및 높은 반응 속도 등의 장점을 지녀 wearable, paintable, disposable 발광소자 뿐만 아니라 디스플레이, 휴대 단말기, 및 자동차 산업에서부터 일반 조명산업에 이르기까지 매우 폭넓은 분야에서 활용되고 있다. In particular, an electroluminescent device such as an organic light emitting diode or a quantum dot light emitting diode has advantages such as flexibility, lightness, low power consumption, and relatively high brightness and high response speed, Terminals, and the automotive industry to the general lighting industry.
일반적으로 유기발광다이오드 또는 양자점 발광다이오드와 같은 전계발광 (electroluminescence) 소자의 구동원리는 양 전극 사이에 전압이 인가되면 정공 (hole)은 양극으로부터, 전자 (electron)는 음극으로부터 주입되고 이들은 각각 정공주입/수송층, 전자주입/수송층을 따라 발광층에 도달하게 되며, 이때 전자와 정공이 만나 여기 상태 (excited state)의 엑시톤 (exciton)을 형성한다. 이 엑시톤의 발광 재결합에 의해 빛을 얻게 되고 바닥 상태 (ground state)가 된다. Generally, the driving principle of an electroluminescence device such as an organic light emitting diode or a quantum dot light emitting diode is such that when a voltage is applied between both electrodes, holes are injected from an anode and electrons are injected from a cathode, / Transport layer and the electron injection / transport layer to reach the light emitting layer, where electrons and holes meet to form an excited excited state. The light is recombined by the excitons of the exciton and becomes a ground state.
이러한 전계발광소자의 실용적인 측면에서는 저전력에서도 높은 휘도가 구현되는 것이 유리한데, 실제 유기발광다이오드의 경우에는 고휘도의 발광을 구현하기 위해 전압을 높이고 전류양을 증가시킬 경우, 전계발광소자의 효율이 떨어지는 한계를 보이며, 이는 발광층을 구성하는 유기발광체들이 높은 전압 인가로 인한 산화 또는 열분해 등의 손실이 일어나기 때문이다. 또한 양자점 발광다이오드의 경우에는 기존에 개발된 유기발광다이오드의 발광효율이 미치지 못하는 단점이 있다. In practical aspects of such an electroluminescent device, it is advantageous that a high luminance is realized even at a low power. In the case of an organic light emitting diode, when the voltage is increased and the amount of current is increased in order to realize high luminance emission, This is because organic luminescent materials constituting the light emitting layer are oxidized or thermally decomposed due to high voltage application. In addition, in the case of a quantum dot light emitting diode, the luminous efficiency of the organic light emitting diode that has been developed is insufficient.
더욱이 전계발광소자 내부의 발광층에서 생성된 발광 빛이 발광소재 외부로 방출되는 경우 전계발광소자를 구성하는 기판, 정공주입/수송층, 발광층, 전자주입/수송층, 전극 등의 적층물 상호간 굴절률 차이에 의해 빛이 방출 될 수 있는 임계각이 감소하여 내부 전반사에 의해 발광소자 내부에 갇혀 광추출 효율이 낮아져 결국 전체 발광소자의 효율을 감소시키게 된다.
Furthermore, when the light emitted from the light emitting layer in the electroluminescent element is emitted to the outside of the light emitting material, the difference in refractive index between the layers constituting the electroluminescent element, the hole injection / transport layer, the light emitting layer, the electron injection / The critical angle at which the light can be emitted is reduced, and the light extraction efficiency is lowered due to trapped inside the light emitting device due to total internal reflection, thereby reducing the efficiency of the entire light emitting device.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술에서 나타나는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저전력, 고휘도, 및 내구성이 향상된 발광소자를 제공하는 것이다. 또한 광추출 효율이 상승된 고효율 발광소자를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light emitting device having improved low power, high brightness, and improved durability. And further to provide a highly efficient light emitting device with increased light extraction efficiency.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 2종 이상의 표면 플라즈몬 밴드 형성이 가능한 종횡비를 갖는 이방성 금속 나노입자; 상기 이방성 금속 나노입자 표면에 형성된 1 개 이상의 금속 쉘; 및 상기 이방성 금속 나노입자의 표면에 형성된 유전체 쉘;을 포함하고, 상기 금속 나노 입자와 상기 금속 쉘은 서로 다른 금속인 것을 특징으로 하는 이방성 금속 나노입자-금속-유전체의 코어-쉘-쉘 형태의 나노구조체를 포함하는 전계발광소자를 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides an anisotropic metal nanoparticle having an aspect ratio capable of forming at least two surface plasmon bands; One or more metal shells formed on the surface of the anisotropic metal nanoparticles; And a dielectric shell formed on a surface of the anisotropic metal nanoparticles, wherein the metal nanoparticles and the metal shell are different metals. The anisotropic metal nanoparticle-metal-dielectric core-shell-shell type An electroluminescent device comprising a nanostructure is provided.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전계발광소자는 발광층을 포함하고 상기 발광층이 유기발광소재 또는 양자점 발광소재를 더 포함한다.
According to an embodiment of the present invention, the electroluminescent element includes a light emitting layer, and the light emitting layer further includes an organic light emitting material or a quantum dot light emitting material.
본 발명에 따른 나노구조체를 포함한 전계발광소자에서는 상기 나노구조체의 이방성 금속 나노입자의 2종 이상의 표면 플라즈몬 공명 밴드는, 전계발광소자를 구성하는 Red (적색), Green (녹색), Blue (청색) 등의 발광파장을 갖는 모든 발광소재들과의 스펙트럼 중첩이 용이해져 이방성 금속 나노입자의 표면 플라즈몬과 발광소재의 엑시톤의 커플링을 효과적으로 유도할 수 있게 된다. 그 결과 엑시톤 여기 수명 단축과 그에 따른 발광 효율 증가로 인해 저전력, 고휘도의 발광소자가 가능해진다. 이러한 발광소재들의 엑시톤 여기 수명 단축은 발광소재들의 수명이 증가하여 발광소자의 내구성 향상에도 기여할 수 있게 된다. In the electroluminescent device including the nanostructure according to the present invention, two or more kinds of surface plasmon resonance bands of the anisotropic metal nanoparticles of the nanostructure may be red (red), green (green), blue (blue) It is possible to effectively induce the coupling of the surface plasmon of the anisotropic metal nanoparticles and the exciton of the luminescent material. As a result, the exciton excitation lifetime is shortened and accordingly the luminous efficiency is increased, so that a light emitting device with low power and high luminance becomes possible. The shortening of the exciton excitation lifetime of the light emitting materials increases the lifetime of the light emitting materials, thereby contributing to the improvement of the durability of the light emitting element.
또한 이방성 금속 나노입자-금속-유전체 코어-쉘-쉘 나노구조체의 유전체 쉘은 국부적으로 높은 열이 발생하는 발광소자 내부에서 이방성 금속 나노입자의 형태를 유지할 수 있고, 여기된 발광소재의 엑시톤이 금속 입자 표면으로 이동하는 에너지 전이를 억제시켜 발광소재가 소광 (quenching) 되는 것을 방지하여 발광효율과 함께 내구성이 향상된 발광소자를 구현할 수 있게 된다. 더욱이 이방성 금속 나노입자의 우수한 광산란 특성으로 인해 광추출 효율 상승도 기대할 수 있다.In addition, the dielectric shell of the anisotropic metal nanoparticle-metal-dielectric core-shell-shell nanostructure can maintain the shape of the anisotropic metal nanoparticles in the light emitting device where locally high heat is generated, The light emitting material can be prevented from being quenched by suppressing the energy transfer to the particle surface, thereby realizing a light emitting device having improved light emitting efficiency and durability. Furthermore, the light extraction efficiency can be expected to increase due to the excellent light scattering property of the anisotropic metal nanoparticles.
따라서 고효율의 유기발광다이오드 또는 양자점 발광다이오드를 포함하는 전계발광소자의 구현이 가능하다.
Accordingly, it is possible to realize an electroluminescent device including a high efficiency organic light emitting diode or a quantum dot light emitting diode.
도 1은 이방성 나노입자 또는 이방성 나노입자-금속-유전체 코어-쉘-쉘 나노구조체가 도입된 전계발광소자를 나타내는 모식도이다.
도 2는 세 종류의 이방성 금 나노입자의 UV-Vis 스펙트럼이다.
도 3a 는 도 2의 seed 함량을 0.8 ml (적색 실선)로 하여 합성한 금 나노막대를 코어로 하고, 은 전구체를 각각 2 ml 첨가하여 합성한 금-은 코어-쉘 나노막대의 UV-Vis 스펙트럼이다.
도 3b는 도 2의 seed 함량을 0.1 ml (녹색 실선)로 하여 합성한 금 나노막대를 코어로 하고, 은 전구체를 4 ml 첨가하여 합성한 금-은 코어-쉘 나노막대의 UV-Vis 스펙트럼이다.
도 3c는 도 2의 seed 함량을 0.02 ml (청색 실선)로 하여 합성한 금 나노막대를 코어로 하고, 은 전구체를 3 ml 첨가하여 합성한 금-은 코어-쉘 나노막대의 UV-Vis 스펙트럼이다.
도 4는 이방성 금-은-실리카 코어-쉘-쉘 나노입자의 TEM 이미지이다.
도 5는 실시예 4에서 제조된 전계발광소자들의 인가전압에 따른 전류밀도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 4에서 제조된 전계발광소자들의 인가 전압에 따른 휘도를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예 4에서 제조된 전계발광소자들의 인가 전압에 따른 전계발광효율을 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 4에서 제조된 전계발광소자의 인가 전압에 따른 전력효율을 나타내는 그래프이다.
도 9a는 비교예 2에서 제조된 금-실리카 코어-쉘 나노막대의 UV-Vis 스펙트럼이고 도 9b는 이들의 TEM 이미지를 나타내는 것이다.1 is a schematic diagram showing an electroluminescent device into which an anisotropic nanoparticle or an anisotropic nanoparticle - metal-dielectric core-shell-shell nanostructure is introduced.
Fig. 2 is a UV-Vis spectrum of three kinds of anisotropic gold nanoparticles.
FIG. 3A shows the UV-Vis spectra of the gold-silver core-shell nanorods synthesized by adding 2 ml of the silver precursor to the gold nanorods synthesized with the seed content of 0.8 ml (red solid line) to be.
3B is a UV-Vis spectrum of gold-silver core-shell nanorods synthesized by adding 4 ml of silver precursor to gold nanorods synthesized with the seed content of FIG. 2 as 0.1 ml (green solid line) .
3C is a UV-Vis spectrum of gold-silver core-shell nanorods synthesized by adding 3 mL of a silver precursor to a gold nanorod bar synthesized with a seed content of 0.02 mL (blue solid line) in FIG. 2 .
4 is a TEM image of anisotropic gold-silver-silica core-shell-shell nanoparticles.
FIG. 5 is a graph showing the current density according to the applied voltage of the electroluminescent devices manufactured in Example 4. FIG.
6 is a graph showing the luminance according to an applied voltage of the electroluminescent devices manufactured in Example 4. FIG.
7 is a graph showing the electroluminescence efficiency according to the applied voltage of the electroluminescent devices manufactured in Example 4. FIG.
8 is a graph illustrating power efficiency according to an applied voltage of the electroluminescent device manufactured in Example 4. FIG.
FIG. 9A is a UV-Vis spectrum of the gold-silica core-shell nanorods prepared in Comparative Example 2, and FIG. 9B is a TEM image thereof.
이하에서 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 2종 이상의 표면 플라즈몬 밴드 형성이 가능한 종횡비를 갖는 이방성 금속 나노입자; 상기 이방성 금속 나노입자 표면에 형성된 1 개 이상의 금속 쉘; 및 상기 이방성 금속 나노입자의 표면에 형성된 유전체 쉘;을 포함하고, 상기 금속 나노 입자와 상기 금속 쉘은 서로 다른 금속인 이방성 금속 나노입자-금속-유전체의 코어-쉘-쉘 형태의 나노구조체를 포함하는 전계발광소자를 제공한다.
In order to accomplish the object of the present invention, the present invention provides an anisotropic metal nanoparticle having an aspect ratio capable of forming at least two surface plasmon bands; One or more metal shells formed on the surface of the anisotropic metal nanoparticles; And a dielectric shell formed on the surface of the anisotropic metal nanoparticles, wherein the metal nanoparticles and the metal shell include a core-shell-shell type nanostructure of an anisotropic metal nanoparticle-metal-dielectric core which is a different metal Emitting device.
본 발명에 따른 전계발광소자는, 유기발광다이오드 또는 양자점 발광다이오드를 포함하면서도, 발광효율이 우수하다.
The electroluminescent device according to the present invention includes an organic light emitting diode or a quantum dot light emitting diode, but has excellent luminous efficiency.
<나노구조체><Nanostructure>
본 발명에서 사용되는 이방성 금속 나노입자라 함은 단축과 장축의 종횡비를 갖는 나노크기의 금속 입자를 의미한다. The anisotropic metal nanoparticles used in the present invention refer to nano-sized metal particles having a short axis and an aspect ratio of a long axis.
본 발명에서 사용되는 이방성 금속 나노구조체라 함은 상기 이방성 금속 나노입자를 코어 (core)로 하고 유전체가 금속 입자 코어를 둘러싼 쉘 (shell) 형태의 이방성 금속 나노입자-유전체 코어-쉘의 구조 또는 금속 입자 코어를 둘러싼 쉘 형태의 금속, 상기 금속 쉘을 둘러싼 유전자체 쉘의 이방성 금속 나노입자-금속-유전체 코어-쉘-쉘의 구조를 의미한다. The anisotropic metal nanostructure used in the present invention is an anisotropic metal nanoparticle-dielectric core-shell structure in which the anisotropic metal nanoparticles are core and the dielectric surrounds the metal particle core, Refers to the structure of an anisotropic metal nanoparticle-metal-dielectric core-shell-shell of a metal shell in the form of a shell surrounding the particle core, and a dielectric self-shell surrounding the metal shell.
상기 2종 이상의 표면 플라즈몬 밴드는 금속의 종류, 크기, 또는 종횡비 (aspect ratio)를 조절함으로써 조절이 가능하다. The two or more kinds of surface plasmon bands can be controlled by controlling the kind, size, or aspect ratio of the metal.
상기 이방성 금속 나노입자로는 Ag, Au, Al, Cu, Li, Pd, Pt 등의 금속 또는 이들의 합금 (alloy)으로 이루어진 금속이 이용될 수 있다. 바람직하게는 이방성 금속 나노입자와 상기 금속쉘은 서로 다른 금속이며, 더욱 바람직하게는 상기 이방성 금속 나노입자는 서로 다른 2종류 이상의 금속 합금이다.As the anisotropic metal nanoparticles, a metal such as Ag, Au, Al, Cu, Li, Pd, or Pt or an alloy thereof may be used. Preferably, the anisotropic metal nanoparticles and the metal shell are different metals, and more preferably, the anisotropic metal nanoparticles are two or more different kinds of metal alloys.
금 나노막대의 표면을 은으로 둘러싸 금-은 코어-쉘 나노막대를 제조하면 표면 플라즈몬 밴드를 가시광선 영역에서 조절할 수 있다. 특히, 금 나노막대와 은 전구체의 비를 적절히 조절하면 2종 이상의 표면 플라즈몬 밴드를 정밀하게 제어할 수 있다. 또한 코어가 되는 금 나노막대의 크기 및 종횡비를 제어함으로써 최종 금-은 코어-쉘 나노막대의 플라즈몬 밴드를 추가적으로 조절할 수 있다. Fabrication of gold-silver core-shell nanorods by surrounding the surface of gold nanorods with silver allows the surface plasmon bands to be adjusted in the visible region. In particular, by appropriately adjusting the ratio of gold nanorods and silver precursors, two or more kinds of surface plasmon bands can be precisely controlled. Furthermore, by controlling the size and aspect ratio of the gold nanorods as the core, the plasmon bands of the final gold-silver core-shell nanorods can be additionally controlled.
더욱이 은으로 이루어진 나노크기의 금속 입자는 금으로 이루어진 금속 나노입자에 비해 광학적 특성이 더 우수하여, 이러한 특성을 활용할 수 있다. 예를 들면, 금속 나노입자 주위 형성되는 전기장 증폭 (electric field enhancement) 효과가 은 나노입자가 금 나노입자 보다 더 크게 나타나며, 또한 보다 큰 굴절률 민감도 (higher refractive index sensitivity)를 가진다.
Furthermore, nanosized metal particles made of silver have better optical properties than metal nanoparticles made of gold, so that these properties can be utilized. For example, the effect of electric field enhancement around metal nanoparticles is that silver nanoparticles are larger than gold nanoparticles and have higher refractive index sensitivity.
본 발명의 전계발광소자는, 단일의 발광체 또는 복수의 발광체를 포함하는 발광층을 포함할 수 있고, 상기 이방성 금속 나노입자의 원료가 되는 금속으로는, 상기 하나 이상의 발광체의 발광파장과 이방성 금속 나노입자 또는 나노구조체의 플라즈몬 밴드와의 중첩을 고려하여 금속의 종류를 선택할 수 있다. 바람직하게는 상기 2종 이상의 표면 플라즈몬 밴드가, 상기 복수의 발광체들의 서로 다른 발광 파장과 동시에 중첩되도록 금속 종류, 크기 또는 종횡비를 조절할 수 있다.
The electroluminescent element of the present invention may include a single luminescent material or a luminescent layer containing a plurality of luminescent materials, and the metals used as raw materials for the anisotropic metal nanoparticles include the luminescent wavelength of the at least one luminescent material and the anisotropic metal nanoparticles Or the kind of the metal can be selected in consideration of the overlap with the plasmon band of the nanostructure. Preferably, the metal species, the size, or the aspect ratio can be adjusted so that the two or more kinds of surface plasmon bands are superimposed simultaneously with the different emission wavelengths of the plurality of light emitters.
보다 더 바람직하게는 상기 2종 이상의 표면 플라즈몬 밴드는 300 nm에서 700 nm 사이에서 모두 형성되고, 상기 2종 이상의 표면 플라즈몬 밴드 중 하나 이상의 밴드는 상기 발광체의 최대 발광 파장의 ± 50 nm 범위 내에 위치하여 스펙트럼이 중첩되도록 금속 종류, 크기 또는 종횡비를 조절할 수 있다.
More preferably, the two or more kinds of surface plasmon bands are all formed between 300 nm and 700 nm, and one or more bands of the two or more surface plasmon bands are located within a range of ± 50 nm of the maximum emission wavelength of the light emitter You can adjust the metal type, size, or aspect ratio so that the spectrum overlaps.
상기 이방성 금속 나노입자를 제조하는 방법으로는, 금속 전구체 (precursor)를 환원제 (reducing agent)와 계면활성제 (surfactant)를 이용하여 용액공정으로 합성하는 상향식 방법 (bottom-up)과, 전자빔리소그래피(electron beam lithography) 등과 같은 방법으로 금속 필름을 식각하여 나노구조를 제조하는 하향식 방법 (top-down)이 있으며, 제조 단가를 고려할 경우 상향식 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 이방성 금속 나노입자는 금속 핵 (seed)을 제조한 후 이를 이방성의 막대 (rod) 형태로 성장 (growth)시켜 나노막대 (nanorod)를 합성하는 방법이 활용되며, 나노막대의 종횡비는 나노막대의 합성과정에서 핵의 크기, 핵과 금속 전구체의 상대적인 비 (ratio), 용액의 pH, 온도 등의 인자로 조절하는 방법과 합성 후 나노막대를 식각하거나 금속 전구체를 추가하여 재성장시키는 방법을 이용할 수도 있다. 이방성 나노막대의 구체적인 합성 과정에 대해서는 실시예에 설명하였다.
Methods for preparing the anisotropic metal nanoparticles include a bottom-up method in which a metal precursor is synthesized by a solution process using a reducing agent and a surfactant, a bottom-up method in which an electron beam lithography (top-down) method of fabricating a nanostructure by etching a metal film by a method such as laser beam lithography or the like, and it is preferable to use a bottom-up method in consideration of manufacturing cost. The anisotropic metal nanoparticles are produced by preparing a metal seed and growing it into an anisotropic rod to synthesize a nanorod. The aspect ratio of the nanorod is a function of the nanorod synthesis In the process, a method of controlling the size of the nucleus, a relative ratio of the nucleus and the metal precursor, a pH and a temperature of the solution, and a method of etching the nanorods after the synthesis or regrowing by adding a metal precursor may be used. The specific synthesis process of the anisotropic nanorods is described in the examples.
상기 나노입자의 크기가 단축 방향으로는 1 nm 이상 0.9㎛ 이하, 장축 방향으로는 1.1 nm 이상 1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 단축 방향으로는 10 nm 이상 400 nm 이하이며, 장축방향으로는 10 nm 이상 400 nm 이하이다. 또한 종횡비는 1.1 이상 10 이하인 것이 바람직하다. 상기 범위 내에서는 나노입자의 산란 효과가 커서 전계발광소자에서 생성된 빛의 광추출 효율을 향상시킬 수 있다. The size of the nanoparticles is preferably 1 nm or more and 0.9 占 퐉 or less in the minor axis direction and 1.1 nm or more and 1 占 퐉 or less in the major axis direction, more preferably 10 nm or more and 400 nm or less in the minor axis direction, Is not less than 10 nm and not more than 400 nm. The aspect ratio is preferably 1.1 or more and 10 or less. Within this range, the scattering effect of the nanoparticles is large, so that light extraction efficiency of light generated in the electroluminescent device can be improved.
본 발명에서 전계발광소자의 효율을 향상시키기 위해 상기 이방성 금속 나노입자를 그대로 도입할 수도 있고, 이방성 금속 나노입자 표면을 유전체로 코팅하여 이방성 금속 나노입자-유전체 코어-쉘 나노구조체 형태로 도입할 수도 있다.
In order to improve the efficiency of the electroluminescent device, the anisotropic metal nanoparticles may be introduced as they are, or the surface of the anisotropic metal nanoparticles may be coated with a dielectric material to form an anisotropic metal nanoparticle-dielectric core-shell nanostructure have.
상기 나노구조체는 발광소재를 유전체 쉘의 두께만큼 항상 이격시켜 금속 나노입자 표면에 국부적으로 형성되는 강화된 전기장 영역 내에 위치하도록 하여 발광층의 발광소재의 엑시톤과 플라즈몬과의 커플링을 최적화하는 동시에 엑시톤의 금속 나노입자 표면으로 진행되는 에너지 전이에 의한 소광을 방지할 수 있는 효과가 있다.
The nanostructure always positions the light emitting material in the region of the enhanced electric field locally formed on the surface of the metal nanoparticle by the thickness of the dielectric shell to optimize the coupling between the exciton and the plasmon of the light emitting material of the light emitting layer, It is possible to prevent quenching due to energy transfer to the surface of the metal nanoparticles.
또한 유전체 쉘에 의해 둘러싸여 국부적으로 높은 열이 발생하는 전계발광소자 내부에서도 이방성 금속 나노입자의 형태를 유지할 수 있도록 내구성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
Also, there is an advantage that durability can be improved so that the shape of the anisotropic metal nanoparticles can be maintained in the inside of the electroluminescent device which is surrounded by the dielectric shell and generates locally high heat.
상기 이방성 금속 나노입자-유전체 코어-쉘 나노구조체에서 유전체로는 SiO2, Al2O3, TiO2, MgO, ZrO2, PbO, B2O3, CaO, 및 BaO 등의 재료가 있으며, 이 재료들의 굴절률과 광특성에 따라 사용될 수 있다.
In the anisotropic metal nanoparticle-dielectric core-shell nanostructure, dielectric materials include SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , MgO, ZrO 2 , PbO, B 2 O 3 , CaO, and BaO. It can be used depending on the refractive index and optical properties of the materials.
상기 이방성 금속 나노구조체, 즉, 이방성 금속 나노입자-유전체 코어-쉘 나노구조체에서 유전체로는 SiO2, Al2O3, TiO2, MgO, ZrO2, PbO, B2O3, CaO, 및 BaO 등의 재료가 있으며, 이 재료들의 굴절률 (refractive index)과 광특성에 따라 사용될 수 있다.
In the anisotropic metal nanostructure, that is, anisotropic metal nanoparticle-dielectric core-shell nanostructure, the dielectric may be SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , MgO, ZrO 2 , PbO, B 2 O 3 , CaO, and BaO And can be used depending on the refractive index and optical characteristics of these materials.
본 발명에 있어서, 상기 이방성 금속 나노입자-유전체 코어-쉘 나노구조체에서 유전체 쉘의 두께는 금속 나노입자 표면으로부터의 강화된 전기장 영역을 고려하여, 1 nm 이상 1 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 상기 유전체 쉘의 두께가 상기 범위 미만이면 금속 나노입자와 발광층의 발광소재가 너무 인접하게 위치하여 발광소재의 엑시톤에서 금속 나노입자 표면으로 에너지 전이에 의한 소광이 일어날 수 있으며, 상기 범위를 초과하면 금속 나노입자 표면으로부터 발생되는 전기장의 영역에서 벗어난 거리에 발광층의 발광소재가 위치하여 플라즈몬과 엑시톤 커플링 효과를 기대하기 어렵다.
In the present invention, the thickness of the dielectric shell in the anisotropic metal nanoparticle-dielectric core-shell nanostructure is preferably 1 nm or more and 1 占 퐉 or less in consideration of the enhanced electric field region from the surface of the metal nanoparticles. If the thickness of the dielectric shell is less than the above range, the light emitting material of the light emitting layer and the metal nanoparticles may be positioned too close to each other, so that extinction by energy transfer from the exciton of the light emitting material to the surface of the metal nanoparticles may occur. It is difficult to expect the effect of plasmon and exciton coupling because the luminescent material of the luminescent layer is located at a distance from the region of the electric field generated from the surface of the nanoparticles.
<전계발광소자><Electroluminescent device>
본 발명에서는 이방성 금속 나노입자 또는 이방성 금속 나노입자-유전체 코어-쉘 나노구조체를 도입한 전계발광소자를 제공한다. 이하에서는 편의상 전도성 고분자를 발광층으로 사용한 유기발광다이오드 경우에 대해 설명한다.
The present invention provides an electroluminescent device incorporating an anisotropic metal nanoparticle or an anisotropic metal nanoparticle-dielectric core-shell nanostructure. Hereinafter, an organic light emitting diode using a conductive polymer as a light emitting layer will be described for convenience.
상기 전계발광소자는 도 1에서 나타낸 것처럼 기판, 정공주입/수송층, 발광층, 전자주입/수송층, 및 금속 전극을 포함하며, 이방성 금속 나노입자 또는 이방성 금속 나노입자-유전체 코어-쉘 나노구조체는 도 1의 적층구조물 사이 중 어느 하나 이상의 위치에 도입될 수 있다.
1, the anisotropic metal nanoparticle or anisotropic metal nanoparticle-dielectric core-shell nanostructure comprises a substrate, a hole injection / transport layer, a light emitting layer, an electron injection / Or between the stacked structures of the first and second substrates.
상기 전계발광소자의 기판은 하나의 전극으로써 유리 기반의 ITO (indium tin oxide)가 코팅된 기판을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
The substrate of the electroluminescent device may be a substrate coated with a glass-based ITO (indium tin oxide) as an electrode, but is not limited thereto.
상기 전계발광소자의 정공주입층은 PEDOT:PSS [poly(3,4-ethylenedioxythiophene: polystyrene sulfonic acid)]의 블렌드 (blend)로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
The hole injection layer of the electroluminescent device may be a blend of PEDOT: PSS [poly (3,4-ethylenedioxythiophene: polystyrene sulfonic acid)], but is not limited thereto.
상기 전계발광소자의 발광층으로는 유기물로 이루어지거나, 또는 상기 양자점 또는 양자점과 유기물의 복합체로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 유기물은 예를 들어, 전도성 고분자인 Super Yellow (SY, poly(para-phenylenevinylene))로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
The light emitting layer of the electroluminescent device is preferably made of an organic material or a composite of the quantum dots or quantum dots and an organic material. The organic material may be, for example, a conductive polymer, Super Yellow (SY, poly (para-phenylenevinylene)), but is not limited thereto.
본 발명에서 사용가능한 양자점 발광층 재료로는 구체적으로 CdS, CdSe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe 등의 II-VI족 화합물 반도체 나노 결정; GaP, GaAs, InP, InAs 등의 III-V족 화합물 반도체 나노 결정; 또는 PbS, PbSe,PbTe로 구성되는 군에서 선택된다. 또한 상기 양자점들을 ZnS, ZnSe 등과 같은 큰 밴드갭(large bandgap) 물질로 쉘(shell)을 형성한 코어-쉘(core-shell) 결정 등을 선택할 수 있다(예: CdSe/ZnS, CdS/ZnSe, InP/ZnS). 본 발명에서 양자점 발광층의 두께는 3~20nm가 바람직하다.
The quantum dot light emitting layer material usable in the present invention specifically includes II-VI group compound semiconductor nanocrystals such as CdS, CdSe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, and HgTe; III-V compound semiconductor nanocrystals such as GaP, GaAs, InP and InAs; Or PbS, PbSe, PbTe. In addition, a core-shell crystal in which the quantum dots are formed with a large bandgap material such as ZnS or ZnSe can be selected (for example, CdSe / ZnS, CdS / ZnSe, InP / ZnS). In the present invention, the thickness of the quantum dot light emitting layer is preferably 3 to 20 nm.
상기 나노구조체는 나노구조체 주위 전기장 증폭 효과와 2종 이상의 플라즈몬 밴드 형성에 의한 다양한 발광파장을 갖는 상기 발광층의 발광소재들과의 스펙트럼 중첩을 유도함으로써 발광효율 향상에 기여할 수 있다.
The nanostructure can contribute to enhancement of luminous efficiency by inducing an electric field amplification effect around the nanostructure and spectral overlap with the light emitting materials of the light emitting layer having various light emitting wavelengths by forming two or more kinds of plasmon bands.
상기 전계발광소자의 전자주입층은 LiF로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
The electron injection layer of the electroluminescent device may be made of LiF, but is not limited thereto.
상기 전계발광소자의 나머지 하나의 전극은 Al 전극일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
The other electrode of the electroluminescent device may be an Al electrode, but is not limited thereto.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.
도 1은 본 발명의 이방성 금속 나노입자 또는 이방성 금속 나노입자-유전체 코어-쉘 나노구조체에 의해 효율이 증대된 전계발광소자의 개념을 설명하는 모식도로써, 기판, 정공주입/수송층, 발광층, 전자주입/수송층, 전극 등으로 구성될 수 있으며, 이방성 금속 나노입자 또는 나노구조체는 도 1의 적층물 사이 중 어느 한 곳 이상에 도입될 수 있다.
1 is a schematic view illustrating the concept of an electroluminescent device in which efficiency is enhanced by an anisotropic metal nanoparticle or an anisotropic metal nanoparticle-dielectric core-shell nanostructure of the present invention. The substrate includes a hole injection / transport layer, / Transport layer, an electrode, and the like, and the anisotropic metal nanoparticles or the nanostructure may be introduced into one or more of the laminates of Fig.
본 발명에서는 앞서 설명한 것처럼 효율이 향상된 전계발광소자 구현을 위해 이방성 금속 나노입자의 2종 이상의 표면 플라즈몬 공명 밴드를 조절한다. 즉, 이방성 금속 나노입자 또는 나노구조체의 플라즈몬 밴드와 발광층을 구성하는 유기발광체 또는 양자점의 발광 스펙트럼과의 중첩을 최적화하기 위해 이방성 금속 나노입자 또는 나노구조체를 설계 및 합성한다.
In the present invention, as described above, two or more kinds of surface plasmon resonance bands of the anisotropic metal nanoparticles are adjusted to realize an electroluminescent device with improved efficiency. That is, anisotropic metal nanoparticles or nanostructures are designed and synthesized to optimize the superposition of the plasmon band of the anisotropic metal nanoparticles or the nanostructure with the emission spectrum of the organic light-emitting substance or the quantum dot constituting the light-emitting layer.
이방성 금속 나노입자의 2종 이상의 표면 플라즈몬 밴드 중 어느 하나의 밴드와 발광소재의 발광파장과 적절히 중첩이 되는 경우 효과적인 플라즈몬-엑시톤 커플링이 가능해져 엑시톤의 여기 수명을 단축하여 발광효율과 함께 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
When one of the two kinds of surface plasmon bands of the anisotropic metal nanoparticles is appropriately overlapped with the emission wavelength of the luminescent material, effective plasmon-exciton coupling becomes possible, shortening the excitation life of the exciton and improving durability .
상술한 플라즈몬 밴드가 조절된 나노구조체를 이용하여 도 1과 같은 적층 구조를 갖는 전계발광소자를 제조하는 방법을 간략히 살펴보면 다음과 같다.
A method of fabricating an electroluminescent device having a laminated structure as shown in FIG. 1 using the above-described nanostructure having a controlled plasmon band will now be briefly described.
먼저 기판 상부에 정공 주입층 (hole injection layer) 형성용 용액을 코팅 및 건조한다.
First, a solution for forming a hole injection layer is coated on the substrate and dried.
여기에서 상기 기판으로는 통상적인 유기 EL 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유기기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 상기 기판 위에는 투명 전극이 위치하며, 애노드 (anode) 전극으로서 정공을 제공하기 위해 비교적 높은 일함수를 갖는 ITO (Indium Tin Oxide) 또는 IZO (Indium Zinc Oxide)등이 사용될 수 있다.
Here, as the substrate, an organic substrate or a transparent plastic substrate which is excellent in transparency, surface smoothness, ease of handling, and waterproofness is used as a substrate used in a conventional organic EL device. A transparent electrode is disposed on the substrate, and indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) having a relatively high work function can be used to provide holes as an anode electrode.
그리고 정공 주입층 형성용 용액은 예를 들어 PEDOT(Poly-2,3-ethylenedioxy thiophene):PSS(Polystyrene sulphonate) 혼합 용액을 사용한다.
For example, a solution of PEDOT (Poly-2,3-ethylenedioxythiophene): PSS (Polystyrene sulphonate) is used as a solution for forming a hole injection layer.
상기 정공 주입층 상부에 적정량의 나노입자 용액(나노구조체 용액)을 코팅 및 건조한다. 상기 나노입자 용액은 나노구조체를 에탄올과 같은 유기 용매에 분산시킨 것을 의미한다.
An appropriate amount of nanoparticle solution (nanostructure solution) is coated on the hole injection layer and dried. The nanoparticle solution means that the nanostructure is dispersed in an organic solvent such as ethanol.
발광 물질을 클로로벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 유기용매에 용해한 다음, 이를 상기 나노입자층 상부에 스핀코팅 및 열처리하여 발광층을 형성한다. 상기 발광층 형성 방법은 발광층 재료에 따라 달라질 수 있고, 예를 들어 잉크젯법, 레이저 열전사법, 스탬핑법, 진공열 증착법 등이 사용된다.
The luminescent material is dissolved in an organic solvent such as chlorobenzene, toluene, or xylene, and then spin-coated and heat-treated on the nanoparticle layer to form a light emitting layer. The light emitting layer forming method may vary depending on the light emitting layer material, and for example, an ink jet method, a laser thermal transfer method, a stamping method, a vacuum thermal evaporation method, or the like is used.
상기 발광층 상부에 캐소드(cathode) 전극이 형성되며, 전자 주입이 용이할 수 있도록 비교적 일함수가 작은 LiF/Al, LiO2/Al, Lif/Ca, 및 BaF2/Ca 등과 같은 전도성 재료의 다층 구조로 형성될 수 있다. 이러한 캐소드 전극은 진공열 증착하여 전극을 형성함으로써 도 1에 도시된 전계발광소자가 형성된다.
A cathode electrode is formed on the light emitting layer and is formed into a multilayer structure of a conductive material such as LiF / Al,
본 발명의 전계 발광 소자는 상술한 발광층 및 전극 사이에 필요에 따라 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층과 같은 1층 이상의 중간층을 더 형성하는 것도 가능하다.
In the electroluminescent device of the present invention, one or more intermediate layers such as a hole injecting layer, a hole transporting layer, a light emitting layer, an electron transporting layer, and an electron injecting layer may be further formed between the above-
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 제시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시되는 것 일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. The following examples are provided to aid understanding of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.
실시예Example
실시예 1. 이방성 금속 나노입자 제조Example 1. Preparation of anisotropic metal nanoparticles
종횡비를 갖는 이방성 금속 나노입자를 합성하여 표면 플라즈몬 밴드를 제어하기 위해 크기 및 종횡비가 다른 세 종류의 금 나노막대를 합성하였다. 먼저, 금 seed를 합성하는데, 이를 위해 HAuCl4, (0.01 M, 0.25 ml)과 hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) (0.1 M, 9 ml)의 혼합용액에 NaBH4 (0.01 M, 0.6 ml)을 첨가한 후 2분간 격력히 교반하여 29℃로 유지되는 항온 수조에서 2시간 보관한다. 그 다음 금 나노막대 성장 용액을 준비하는데, HAuCl4 (0.01 M, 2 mL), AgNO3 (0.01 M, 0.4 mL), and CTAB (0.1 M, 40 mL)의 혼합 용액을 교반하면서 ascorbic acid 수용액 (0.1M, 0.32 ml)과 HCl (1.0 M, 0.8 ml)을 순차적으로 첨가한다. Three types of gold nanorods with different aspect and aspect ratios were synthesized to synthesize anisotropic metal nanoparticles with aspect ratios to control surface plasmon bands. First, NaBH 4 (0.01 M, 0.6 ml) was added to a mixed solution of HAuCl 4 (0.01 M, 0.25 ml) and hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) Stir for 2 minutes and store in a constant-temperature water bath maintained at 29 ° C for 2 hours. The gold nanorod growth solution was then prepared by mixing a solution of HAuCl 4 (0.01 M, 2 mL), AgNO 3 (0.01 M, 0.4 mL), and CTAB (0.1 M, 40 mL) in an aqueous ascorbic acid solution 0.1 M, 0.32 ml) and HCl (1.0 M, 0.8 ml).
이 혼합 용액을 계속 교반하면서 앞서 합성한 seed 용액 0.8 ml, 0.1 ml, 0.02 ml을 첨가 한다. 10초간 더 교반 후에 이를 멈추고 29℃로 유지되는 항온수조에 6시간 보관하면 금 나노 막대가 합성된다. 이 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2는, 각각 0.8 ml (녹색실선), 0.1 ml (청색 실선), 0.02 ml (적색 실선))로 조절하여 합성된 금 나노막대의 UV-Vis 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 2에서 520 nm 근방에서 금 나노막대의 transverse mode가 관측이 되고, 700 ~ 900 nm 근방에서 금 나노막대의 longitudinal mode가 관측되어 이중 플라즈몬 공명 밴드가 형성되었음을 알 수 있다. 이러한 플라즈몬 밴드는 나노막대의 크기, 종횡비를 제어함으로써 조절이 가능하다.
Add 0.8 ml, 0.1 ml, and 0.02 ml of the previously prepared seed solution while stirring the mixture continuously. After stirring for 10 seconds, stop and store in a constant temperature water bath maintained at 29 ℃ for 6 hours to synthesize gold nanorods. This result is shown in Fig. Figure 2 shows the UV-Vis spectra of gold nanorods synthesized by controlling 0.8 ml (green solid line), 0.1 ml (blue solid line), and 0.02 ml (red solid line), respectively. In FIG. 2, the transverse mode of the gold nanorod is observed at about 520 nm, and the longitudinal mode of the gold nanorod is observed at about 700 to 900 nm, indicating that a double plasmon resonance band is formed. These plasmon bands can be controlled by controlling the size and aspect ratio of the nanorods.
실시예 2. 이방성 금속입자-금속 코어-쉘 나노입자 제조Example 2. Preparation of anisotropic metal particle-metal core-shell nanoparticles
가시광선 영역에서 2종 이상의 플라즈몬 밴드 정밀 제어를 위해 금-은 코어-쉘 나노입자를 합성하였다. 실시예 1에서 합성된 세 종류의 금 나노막대 용액을 각각 10000 rpm에서 30분간 원심분리하여 상층액은 버리고, 침전물을 회수하여 hexadecyltrimethylammonium chloride (CTAC) (0.08 M, 40 ml) 용액에 재분산 하였다. 이 금 나노막대 용액 각각을 10 ml을 취하여 AgNO3 (0.01 M) 적정량과 ascorbic acid 수용액 적정량(0.1 M)을 첨가한 후 80℃로 유지되는 oil bath에서 3 시간 유지하여 크기 및 종횡비가 조절된 3 종류의 금-은 코어-쉘 나노 입자를 합성하였다. AgNO3의 첨가량을 조절하여 은 쉘의 두께를 조절할 수 있다. 상기 금-은 나노막대 용액을 8000 rpm에서 30분간 원심분리하여 상층액은 버리고, 침전물을 회수하여 3차 증류수 용액에 재분산한다.
Gold - silver core - shell nanoparticles were synthesized for precise control of two or more plasmon bands in the visible region. The three kinds of gold nanorods solutions prepared in Example 1 were centrifuged at 10000 rpm for 30 minutes, and the supernatant was discarded. The precipitates were collected and redispersed in a solution of hexadecyltrimethylammonium chloride (CTAC) (0.08 M, 40 ml). 10 ml of each of these gold nanorods solutions was added with AgNO 3 (0.01 M) and ascorbic acid solution (0.1 M), and maintained in an oil bath maintained at 80 ° C for 3 hours to adjust the size and aspect ratio Gold - silver core - shell nanoparticles were synthesized. The thickness of the silver shell can be controlled by adjusting the amount of AgNO 3 added. The gold-silver nanodevice solution was centrifuged at 8000 rpm for 30 minutes to discard the supernatant, and the precipitate was collected and redispersed in a third distilled water solution.
그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3a 내지 도 3c는 각각 실시예 1의 금속 seed 함량에 따른 금속 막대 0.8ml, 0.1ml, 0.02ml를 seed로 해서 은 전구체를 첨가하여 합성한 금-은 코어-쉘로 이루어진 나노입자 (검은 실선)와 금-은 코어-쉘 나노입자 표면을 유전체 쉘로 코팅한 금-은-실리카 코어-쉘-쉘 나노입자 (적색 실선)의 UV-Vis 스펙트럼이다.
The results are shown in Fig. 3A to 3C are graphs showing nanoparticles (black solid line) consisting of a gold-silver core-shell synthesized by adding silver precursors to 0.8 ml, 0.1 ml and 0.02 ml of metal rods according to the metal seed content of Example 1, And the UV-Vis spectrum of gold-silver-silica core-shell-shell nanoparticles (red solid line) coated with a dielectric shell on the surface of gold-silver core-shell nanoparticles.
도 3a, b, c에서처럼 금 나노막대를 코어로 하고, 은 전구체를 첨가하여 금-은 코어-쉘 나노막대를 제조하면 플라즈몬 밴드가 점차 단파장으로 blue-shift 하여 그들의 플라즈몬 밴드를 가시광선 영역에서 정밀하게 제어 가능함을 알 수 있다. 또한, 크기와 종횡비가 다른 금 나노막대를 코어로 하고, 은 전구체 양을 조절하여도 금-은 코어-쉘 나노막대의 플라즈몬 밴드를 추가적으로 조절할 수 있음을 알 수 있다.
As shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, when a gold nanorod is used as a core and a silver precursor is added to fabricate a gold-silver core-shell nanorod, the plasmon bands are gradually shifted to short wavelengths and their plasmon bands are precisely As shown in FIG. Also, it can be seen that the gold nanorods having different sizes and aspect ratios can be used as the core, and the plasmon bands of the gold-silver core-shell nanorods can be additionally controlled by adjusting the silver precursor amount.
앞에서 이미 설명하였듯이 이방성 금속 나노입자의 플라즈몬 밴드와 발광소재의 발광파장이 적절히 중첩이 되면 효과적인 플라즈몬-엑시톤 커플링에 의한 발광효율 증대를 유도할 수 있다.
As described above, when the plasmon band of the anisotropic metal nanoparticles and the emission wavelength of the light emitting material are appropriately overlapped, it is possible to induce an increase in luminous efficiency due to effective plasmon-exciton coupling.
즉, 도 3의 UV-Vis 스펙트럼에서처럼 이방성 나노입자의 플라즈몬 밴드를 조절하면 청색, 녹색, 또는 적색 발광소재의 발광효율을 개별적으로 향상시키거나 두가지 이상의 발광소재들의 발광효율을 동시에 향상시킬 수도 있다.
That is, by adjusting the plasmon band of the anisotropic nanoparticles as in the UV-Vis spectrum of FIG. 3, the luminous efficiency of the blue, green, or red luminescent material can be individually improved or the luminous efficiency of two or more luminescent materials can be simultaneously improved.
본 발명에서 발광소재의 발광 스펙트럼과 표면 플라즈몬 밴드와의 스펙트럼 중첩을 위한 실시예로 금-은 코어-쉘 나노막대를 사용하였을 뿐 이에 국한되지는 않는다.
In the present invention, a gold-silver core-shell nanorod is used as an example for spectral overlapping of the emission spectrum of the luminescent material and the surface plasmon band, but the present invention is not limited thereto.
도 3에서 금-은 코어-쉘 나노막대 (검은 실선) 표면에 실리카 쉘 (적색 실선)이 코팅되면서 그들의 플라즈몬 밴드가 장파장으로 이동함을 알 수 있는데 이는 나노입자 표면의 굴절률이 증가하여 적색편이 (red-shift) 현상이 일어난 것으로, 실리카 쉘이 나노입자 표면에 잘 코팅되었음을 의미한다. (도 3의 적색 실선)
In FIG. 3, it can be seen that the silica shell (red solid line) is coated on the surface of the gold-silver core-shell nanorod (black solid line) and their plasmon bands are shifted to the long wavelength. red-shift phenomenon, which means that the silica shell is well coated on the surface of the nanoparticles. (Solid red line in Fig. 3)
특히, 금-은 코어-쉘 나노막대가 형성되면서 추가적으로 형성되는 350 nm와 400 nm 근방의 플라즈몬 밴드는 sharp한 모서리를 갖는 사각형 형태의 나노입자에 기인한 것으로 균일한 금-은 코어-쉘 나노막대가 합성되었음을 의미한다. 이러한 2종 이상의 플라즈몬 밴드는 다양한 발광파장을 갖는 발광소재들과의 스펙트럼 중첩과 나노입자 주위 전기장 증폭 효과의 상승에도 기여할 수 있다.
Particularly, the plasmon bands near 350 nm and 400 nm, which are formed additionally when the gold-silver core-shell nanorods are formed, are due to the square-shaped nanoparticles having sharp edges. The uniform gold- silver core- Is synthesized. These two or more kinds of plasmon bands may contribute to spectral overlap with luminescent materials having various emission wavelengths and increase of electric field amplification effect around nanoparticles.
실시예 3. 이방성 금속 나노입자-금속-유전체 코어-쉘-쉘 나노구조체 제조Example 3. Preparation of anisotropic metal nanoparticle-metal-dielectric core-shell-shell nanostructure
실시예 2에서 합성된 세 종류의 금-은 코어-쉘 이방성 나노입자 각각이 0.1 wt% 함유된 수용액을 준비한다. 실리카 코팅을 위해 (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS) 용액 10㎕, 에탄올 1 ml의 혼합 용액을 상기 금-은 이방성 나노입자 용액에 첨가한 후 2시간동안 교반한다. 이 혼합 용액에 sodium silicate 용액 (2.0 M, 40㎕)을 첨가한 후 상온에서 24시간 동안 교반하면 도 4의 금-은-실리카 코어-쉘-쉘 나노구조체가 합성된다.
An aqueous solution containing 0.1 wt% of each of the three types of gold-silver core-shell anisotropic nanoparticles synthesized in Example 2 was prepared. For the silica coating, a mixed solution of 10 μl of (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane (MPTMS) solution and 1 ml of ethanol was added to the gold-silver anisotropic nanoparticle solution, followed by stirring for 2 hours. The sodium silicate solution (2.0 M, 40)) was added to the mixed solution and stirred at room temperature for 24 hours to synthesize the gold-silver-silica core-shell-shell nanostructure of FIG.
상기 금-은-실리카 나노입자 용액을 5000 rpm에서 30분간 원심분리하여 상층액은 버리고, 침전물을 회수하여 에탄올에 재분산 한다.
The gold-silver-silica nanoparticle solution was centrifuged at 5000 rpm for 30 minutes to discard the supernatant, and the precipitate was recovered and redispersed in ethanol.
도 4는 도 3의 금-은-실리카 코어-쉘-쉘 나노구조체의 TEM이미지이다. 즉, 도 4a, b, c 각각은 도 3 a, b, c 의 UV-Vis 스펙트럼에서 적색 실선 각각에 해당하는 TEM이미지이다.
Figure 4 is a TEM image of the gold-silver-silica core-shell-shell nanostructure of Figure 3; 4A, 4B, and 4C are TEM images corresponding to red solid lines in the UV-Vis spectra of FIGS. 3A, 3B, and 3C, respectively.
도 4에서 도시된 바와 같이, 상대적으로 제일 검게 보이는 부분이 금 코어이고, 이를 둘러싼 회색 부분이 은 쉘이며, 이를 둘러싼 제일 옅은 부분이 실리카 쉘이 된다.
As shown in FIG. 4, the relatively darkest portion is a gold core, the surrounding gray portion is a silver shell, and the lightest portion surrounding it is a silica shell.
이하, 도 4a, b, c의 이방성 금속 나노입자-유전체 코어-쉘 나노구조체는 편의상 각각 NP 1, NP 2, NP 3로 표기한다.
Hereinafter, the anisotropic metal nanoparticle-dielectric core-shell nanostructures of Figures 4a, b, and c are denoted as
실시예 4. 이방성 나노구조체가 도입된 전계발광소자 제작Example 4 Fabrication of an electroluminescent device into which an anisotropic nanostructure was introduced
본 실험에서는 크기 및 종횡비가 다른 세 종류의 이방성 나노입자 또는 이방성 나노입자-유전체 코어-쉘 나노구조체 NP 1, NP 2, NP 3를 이용하여 각각 전계발광소자를 제조하였다. In this experiment, three kinds of anisotropic nanoparticles or anisotropic nanoparticles-dielectric core-
전계발광소자의 제조 과정은 다음과 같다. The manufacturing process of the electroluminescent device is as follows.
먼저, 소자 제조를 위하여, ITO 기판을 20분 동안 자외선 처리하여 준비한 후, PEDOT:PSS 혼합 용액을 ITO 기판 위에 5000 rpm으로 스핀 코팅 (spin coating) 하였으며 진공 오븐에서 건조하였다. First, the ITO substrate was prepared by ultraviolet ray treatment for 20 minutes, and then the PEDOT: PSS mixed solution was spin-coated on the ITO substrate at 5000 rpm and dried in a vacuum oven.
상기 PEDOT:PSS 코팅 층 상부에 적정량의 나노입자 용액 (NP 1, NP 2, NP 3)을 2000 rpm으로 스핀 코팅 하였고 진공 오븐에서 건조하였다. An appropriate amount of nanoparticle solution (
그 다음, 상기 나노입자 (NP 1, NP 2, NP 3)가 코팅 된 층 위에 클로로벤젠에 적정량 용해된 Super Yellow (poly(para-phenylenevinylene), Mn = 1,950,000 g/mol) 용액을 준비하여 스핀 코팅 공정 (2000 rpm, 45 초)으로 발광층을 제조하였다. Then, a solution of Super Yellow (poly (para-phenylenevinylene), M n = 1,950,000 g / mol) dissolved in an appropriate amount in chlorobenzene was prepared on the layer coated with the nanoparticles (
상기 Super Yellow로 이루어진 발광층 상부에 열증착 방법으로 진공하에서 통해 1 nm 두께의 LiF 층과 100 nm 두께의 Al 층을 증착시켰다.
A 1 nm thick LiF layer and a 100 nm thick Al layer were deposited on the emissive layer made of Super Yellow under vacuum by a thermal evaporation method.
비교예 1. 전계발광소자 제작Comparative Example 1. Fabrication of electroluminescent device
전계발광소자의 제조 과정은 다음과 같다. The manufacturing process of the electroluminescent device is as follows.
소자 제조를 위하여, ITO 기판을 20분 동안 자외선 처리하여 준비한 후, PEDOT:PSS 혼합 용액을 ITO 기판 위에 5000 rpm으로 스핀 코팅 (spin coating) 하였으며 진공 오븐에서 건조하였다. For device fabrication, the ITO substrate was irradiated with ultraviolet rays for 20 minutes, and the PEDOT: PSS mixed solution was spin-coated on ITO substrate at 5000 rpm and dried in a vacuum oven.
상기 PEDOT:PSS 코팅 층 상부에 클로로벤젠에 적정량 용해된 Super Yellow (poly(para-phenylenevinylene), Mn = 1,950,000 g/mol) 용액을 준비하여 스핀 코팅 공정 (2000 rpm, 45 초)으로 발광층을 제조하였다. A solution of Super Yellow (poly (para-phenylenevinylene), M n = 1,950,000 g / mol) dissolved in an appropriate amount in chlorobenzene was prepared on the PEDOT: PSS coating layer, and the light emitting layer was prepared by a spin coating process (2000 rpm, 45 seconds) Respectively.
상기 Super Yellow로 이루어진 발광층 상부에 열증착 방법으로 진공하에서 통해 1 nm 두께의 LiF 층과 100 nm 두께의 Al 층을 증착시켰다.
A 1 nm thick LiF layer and a 100 nm thick Al layer were deposited on the emissive layer made of Super Yellow under vacuum by a thermal evaporation method.
전계발광소자 내부 이방성 나노입자 도입 여부에 따른 비교예를 위해서는 나노입자 코팅 공정을 제외하고 동일한 방법으로 제조하였다.
For the comparative example according to whether anisotropic nanoparticles were introduced into the electroluminescent device, the same method was used except for the nanoparticle coating process.
또한, 전계발광소자 성능 평가는 실험예 1와 동일한 방법을 이용하여 측정하였다.
In addition, the performance evaluation of the electroluminescent device was performed using the same method as in Experimental Example 1.
비교예 2. 금-실리카 이방성 나노구조체 제조 및 나노구조체가 도입된 전계발광소자 제작Comparative Example 2 Fabrication of an anisotropic gold-silica nanostructure and fabrication of an electroluminescent device incorporating a nanostructure
종횡비가 조절된 이방성 금속 나노입자를 합성하여 표면 플라즈몬 밴드를 근적외선 (near infrared) 영역에서 제어하기 위해 금 나노막대를 합성하였다. 먼저, 금 seed를 합성하는데, 이를 위해 HAuCl4, (0.01 M, 0.25 ml)과 hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) (0.1 M, 9 ml)의 혼합용액에 NaBH4 (0.01 M, 0.6 ml)을 첨가한 후 2분간 격력히 교반하여 29℃로 유지되는 항온 수조에서 2시간 보관한다. 그 다음 금 나노막대 성장 용액을 준비하는데, HAuCl4 (0.01 M, 2 mL), AgNO3 (0.01 M, 0.8 mL), and CTAB (0.1 M, 40 mL)의 혼합 용액을 교반하면서 ascorbic acid 수용액 (0.1M, 0.32 ml)과 HCl (1.0 M, 4.8 ml)을 순차적으로 첨가한다.
Gold nanorods were synthesized to synthesize anisotropic metal nanoparticles with controlled aspect ratios to control surface plasmon bands in the near infrared region. First, NaBH 4 (0.01 M, 0.6 ml) was added to a mixed solution of HAuCl 4 (0.01 M, 0.25 ml) and hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) Stir for 2 minutes and store in a constant-temperature water bath maintained at 29 ° C for 2 hours. The gold nanorod growth solution was then prepared by adding a solution of HAuCl 4 (0.01 M, 2 mL), AgNO 3 (0.01 M, 0.8 mL), and CTAB (0.1 M, 40 mL) 0.1 M, 0.32 ml) and HCl (1.0 M, 4.8 ml).
이 혼합 용액을 계속 교반하면서 앞서 합성한 seed 용액 0.2 ml 을 첨가 한다. 10초간 더 교반 후에 이를 멈추고 29℃로 유지되는 항온수조에 6시간 보관하면 금 나노막대가 합성된다. (도 9a와 b)
While continuing to stir the mixed solution, 0.2 ml of the seed solution prepared above is added. After stirring for 10 seconds, stop and store in a constant temperature water bath maintained at 29 ℃ for 6 hours to synthesize gold nanorods. (Figures 9a and b)
상기 금 나노막대가 0.1 wt% 함유된 수용액을 준비한다. 실리카 코팅을 위해 (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS) 용액 10㎕, 에탄올 1 ml의 혼합 용액을 상기 금-은 이방성 나노입자 용액에 첨가한 후 2시간동안 교반한다. 이 혼합 용액에 sodium silicate 용액 (2.0 M, 40㎕)을 첨가한 후 상온에서 24시간 동안 교반하면 도 9의 금-실리카 코어-쉘 나노구조체가 합성된다.
An aqueous solution containing 0.1 wt% of gold nanorods is prepared. For the silica coating, a mixed solution of 10 μl of (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane (MPTMS) solution and 1 ml of ethanol was added to the gold-silver anisotropic nanoparticle solution, followed by stirring for 2 hours. To this mixed solution, a sodium silicate solution (2.0 M, 40)) was added and stirred at room temperature for 24 hours to synthesize the gold-silica core-shell nanostructure of FIG.
상기 금-실리카 나노입자 용액을 8000 rpm에서 30분간 원심분리하여 상층액은 버리고, 침전물을 회수하여 에탄올에 재분산 한다.The gold-silica nanoparticle solution was centrifuged at 8000 rpm for 30 minutes to discard the supernatant, and the precipitate was collected and redispersed in ethanol.
상기 금-실리카 나노입자가 도입된 전계발광소자의 제조 과정은 다음과 같다. The fabrication process of the electroluminescent device into which the gold-silica nanoparticles are introduced is as follows.
소자 제조를 위하여, ITO 기판을 20분 동안 자외선 처리하여 준비한 후, PEDOT:PSS 혼합 용액을 ITO 기판 위에 5000 rpm으로 스핀 코팅 (spin coating) 하였으며 진공 오븐에서 건조하였다. For device fabrication, the ITO substrate was irradiated with ultraviolet rays for 20 minutes, and the PEDOT: PSS mixed solution was spin-coated on ITO substrate at 5000 rpm and dried in a vacuum oven.
상기 PEDOT:PSS 코팅 층 상부에 상부에 적정량의 금-실리카 나노입자 용액을 2000 rpm으로 스핀 코팅 하였고 진공 오븐에서 건조하였다. An appropriate amount of gold-silica nanoparticle solution was spin-coated on top of the PEDOT: PSS coating layer at 2000 rpm and dried in a vacuum oven.
그 다음, 상기 나노입자가 코팅 된 층 위에 클로로벤젠에 적정량 용해된 Super Yellow (poly(para-phenylenevinylene), Mn = 1,950,000 g/mol) 용액을 준비하여 스핀 코팅 공정 (2000 rpm, 45 초)으로 발광층을 제조하였다. Next, a solution of Super Yellow (poly (para-phenylenevinylene), M n = 1,950,000 g / mol) dissolved in an appropriate amount in chlorobenzene was prepared on the nanoparticle-coated layer, and the resultant was subjected to a spin coating process (2000 rpm, 45 seconds) Thereby preparing a light emitting layer.
상기 Super Yellow로 이루어진 발광층 상부에 열증착 방법으로 진공하에서 통해 1 nm 두께의 LiF 층과 100 nm 두께의 Al 층을 증착시켰다.A 1 nm thick LiF layer and a 100 nm thick Al layer were deposited on the emissive layer made of Super Yellow under vacuum by a thermal evaporation method.
또한, 전계발광소자 성능 평가는 실시예 5와 동일한 방법을 이용하여 측정하였다.
In addition, the performance evaluation of the electroluminescent device was performed by using the same method as in Example 5.
실험예 1: 전계발광소자의 성능 평가Experimental Example 1: Evaluation of the performance of an electroluminescent device
실시예 4에서 제조된 전계발광소자의 적용 전압에 따른 전류 밀도는 Keithley 2635A Source Measure Unit을 이용하여 측정하였고, 적용 전압에 따른 휘도는 Konica Minolta Spectroradiometer (CS-2000)로 측정하였다.The current density according to the application voltage of the electroluminescent device manufactured in Example 4 was measured using a Keithley 2635A Source Measure Unit and the luminance according to the applied voltage was measured with a Konica Minolta Spectroradiometer (CS-2000).
제조된 이방성 금속 나노구조체 (NP 1, NP 2, NP 3)를 전계발광소자에 도입하여 이방성 금속 나노구조체의 도입 여부 및 종류에 따른 전계발광소자 효율 변화를 확인하였다. The prepared anisotropic metal nanostructures (
이방성 금속 나노구조체의 도입 유무에 따른 전계발광소자 특성 평가 결과를 표 1과 도 5, 6, 7, 8 및 9 에 나타내었다. The evaluation results of electroluminescent device characteristics with or without the introduction of anisotropic metal nanostructures are shown in Table 1 and FIGS. 5, 6, 7, 8 and 9.
도 5는 상기 전계발광소자들의 인가전압에 따른 전류밀도를 나타낸 것으로 금-은-실리카 코어-쉘-쉘 나노구조체가 도입되지 않은 경우 (Ref)와 나노구조체가 도입된 경우 (NP 1, NP 2, 및 NP 3) 모두 인가 전압이 증가함에 따라 소자에 흐르는 전류밀도가 급격히 증가하는 전형적인 다이오드 특성을 보이는 것을 알 수 있다. 즉, 나노구조체가 도입되어도 전계발광소자로서 작동함을 의미한다. FIG. 5 shows the current density according to the applied voltage of the electroluminescent devices. In FIG. 5, when the gold-silver-silica core-shell-shell nanostructure was not introduced (Ref) and the nanostructure was introduced (
도 6은 상기 전계발광소자들의 인가 전압에 따른 휘도의 변화를 나타낸 것으로 나노구조체가 도입된 경우 휘도가 증가하는 경향을 알 수 있고, 특히 NP 3을 이용하는 경우 가장 높은 휘도를 나타내었다. FIG. 6 shows a change in luminance depending on the applied voltage of the electroluminescent devices. When the nanostructure is introduced, the brightness tends to increase. Especially, when NP 3 is used, the brightness is the highest.
도 7과 8은 상기 전계발광소자들의 인가 전압에 따른 최대 전계발광 (EL)효율과 최대 전력효율을 나타내는 그래프이다. 7 and 8 are graphs showing the maximum electroluminescence (EL) efficiency and the maximum power efficiency according to the applied voltage of the electroluminescent devices.
하기 표 1과 도 6, 7, 8 및 9에서 볼 수 있듯이, 이방성 금속 나노입자-유전체 코어-쉘 나노입자를 포함하는 전계발광소자가 나노구조체를 포함하지 않는 전계발광소자에 비해 더 높은 휘도를 나타내며, 개선된 발광효율을 보였다. 또한 나노구조체가 도입되는 경우에는 나노구조체의 크기가 NP 1, NP 2, 및 NP 3으로 증가하는 경우 발광특성이 점차 개선됨을 알 수 있다. 또한, 발광층의 발광파장과 나노구조체의 플라즈몬 밴드의 스펙트럼 중첩도가 증가할수록 발광특성이 향상됨을 알 수 있다. As can be seen from the following Table 1 and FIGS. 6, 7, 8 and 9, the electroluminescent device including the anisotropic metal nanoparticle-dielectric core-shell nanoparticles has higher luminance than the electroluminescent device not including the nanostructure And showed improved luminescence efficiency. In addition, when the nanostructure is introduced, the emission characteristics are gradually improved when the size of the nanostructure is increased to
구분Light emitting diode
division
[cd/m2]
(해당전압에서)Maximum luminance
[cd / m 2 ]
(At that voltage)
(해당전압에서)Maximum EL efficiency [cd / A]
(At that voltage)
[lm/W]
(해당전압에서)Maximum Power Efficiency
[lm / W]
(At that voltage)
(turn on voltage) [V]Turn-on voltage
(turn on voltage) [V]
양자
효율Out
quantum
efficiency
특히, NP 3을 이용하는 경우에는 최대 휘도, 최대 전계발광효율 및 최대전력효율이 구현되었으며, 나노구조체가 도입되지 않은 비교예 1의 최대전력효율 대비 약 137%의 전력효율이 개선되었다. In particular, when NP 3 is used, the maximum luminance, the maximum electroluminescence efficiency and the maximum power efficiency are realized, and the power efficiency of about 137% as compared with the maximum power efficiency of Comparative Example 1 in which the nanostructure is not introduced is improved.
한편, 도 9a는 비교예 2에서 제조된 금-실리카 코어-쉘 나노막대의 UV-Vis 스펙트럼이고 도 9b는 이들의 TEM 이미지를 나타내는 것으로 금 단독 코어를 이용하는 경우 전계발광소자의 발광특성을 확인했다. FIG. 9A is a UV-Vis spectrum of the gold-silica core-shell nanorods prepared in Comparative Example 2, and FIG. 9B is a TEM image thereof. In the case of using a gold single core, .
도 9a의 UV-Vis 스펙트럼에서 금 나노막대의 transverse mode와 longitudinal mode의 플라즈몬 밴드는 각각 525 nm와 1180 nm 근방에서 관찰된다. 특히, 금 나노막대에서 발광특성에 중요한 역할을 하는 longitudinal band는 발광소재의 최대발광세기를 갖는 파장인 560 nm와 중첩도가 없다. In the UV-Vis spectrum of FIG. 9A, plasmon bands of transverse mode and longitudinal mode of gold nanorods are observed near 525 nm and 1180 nm, respectively. In particular, the longitudinal band, which plays an important role in the luminescence properties of the gold nanorods, has no overlap with the wavelength of 560 nm, which is the maximum emission intensity of the luminescent material.
도 9b는 TEM 이미지로 상대적으로 검게 보이는 부분이 금 나노막대이고 이를 둘러싼 보다 옅은 부분이 실리카 쉘이 된다. FIG. 9B shows a TEM image showing a relatively dark portion of the gold nanorod and a lighter portion surrounding it is a silica shell.
표 1의 비교예 2에서 확인되듯이 이방성 나노구조체가 도입되지 않은 비교예 1보다는 우수한 발광특성을 보이지만, 금-은-실리카 코어-쉘-쉘 나노구조체가 도입된 경우보다는 낮은 발광특성을 갖는 것을 알 수 있다. 이는 금 단독으로 이루어진 금-실리카 나노입자를 사용하는 경우의 한계로써, 발광소재의 발광파장과 스펙트럼 중첩이 없고, 금 단독으로만 사용하는 경우 금-은 코어-쉘 나노입자에 비해 광특성이 현저히 낮아 발광소재의 발광증폭 효과가 미비하기 때문이다. As can be seen in Comparative Example 2 of Table 1, it exhibited superior luminescence characteristics to Comparative Example 1 in which an anisotropic nanostructure was not introduced, but had a lower luminescence characteristic than that of the case of introducing a gold-silver-silica core-shell- Able to know. This is a limitation of using gold-silica nanoparticles composed of gold alone, and there is no overlapping of light emission wavelength and spectrum of the light emitting material. When gold alone is used alone, the optical characteristics are significantly This is because the emission amplification effect of the luminescent material is insufficient.
본 발명에 의하면, 2종 이상의 표면 플라즈몬 공명 밴드를 갖는 이방성 금속 나노입자 또는 나노구조체를 전계발광소자에 도입하면, 이방성 금속 나노입자의 표면 플라즈몬과 엑시톤의 커플링에 의한 엑시톤 여기 수명 단축과 그에 따른 발광 효율 증가로 인해 저전력, 고휘도의 전계발광소자가 가능함을 알 수 있다. 이러한 발광소재들의 엑시톤 여기 수명 단축은 발광소재들의 수명이 증가하여 내구성 향상에도 기여할 수 있을 것이다. According to the present invention, when an anisotropic metal nanoparticle or a nanostructure having two or more kinds of surface plasmon resonance bands is incorporated into an electroluminescent device, shortening of the exciton excitation lifetime by coupling of the surface plasmon and the exciton of the anisotropic metal nanoparticles, It can be seen that an electroluminescent device with low power and high brightness is possible due to an increase in luminous efficiency. The shortening of the exciton excitation lifetime of such luminescent materials may contribute to the improvement of the durability by increasing the lifetime of the luminescent materials.
Claims (13)
상기 이방성 금속 나노입자 표면에 형성된 1 개 이상의 금속 쉘; 및
상기 이방성 금속 나노입자의 표면에 형성된 유전체 쉘;을 포함하고,
상기 금속 나노 입자와 상기 금속 쉘은 서로 다른 금속인 이방성 금속 나노입자-금속-유전체 코어-쉘-쉘 형태의 나노구조체를 포함하는 전계발광소자이고,
상기 전계발광소자는 단일 발광체 또는 복수의 발광체를 포함하는 발광층을 포함하고,
상기 2종 이상의 표면 플라즈몬 밴드는, 상기 단일 발광체 또는 복수의 발광체들의 발광 파장과 중첩이 되고,
상기 2종 이상의 표면 플라즈몬 밴드는 300 nm에서 700 nm 사이에서 모두 형성되고,
상기 2종 이상의 표면 플라즈몬 밴드 중 하나 이상의 밴드는 상기 발광체의 최대 발광 파장의 ± 50 nm 범위 내에 위치하여 스펙트럼이 중첩되는 것을 특징으로 하는 전계발광소자.Anisotropic metal nanoparticles having an aspect ratio capable of forming at least two kinds of surface plasmon bands;
One or more metal shells formed on the surface of the anisotropic metal nanoparticles; And
And a dielectric shell formed on a surface of the anisotropic metal nanoparticles,
The metal nanoparticles and the metal shell are electroluminescent devices including an anisotropic metal nanoparticle-metal-dielectric core-shell-shell type nanostructure which is a different metal,
Wherein the electroluminescent element includes a single light emitter or a light emitting layer including a plurality of light emitters,
The two or more kinds of surface plasmon bands are overlapped with the light emission wavelengths of the single light emitter or plural light emitters,
The two or more kinds of surface plasmon bands are all formed between 300 nm and 700 nm,
Wherein one or more bands of the two or more surface plasmon bands are located within a range of +/- 50 nm of a maximum emission wavelength of the light emitting device, and the spectra overlap.
상기 발광층이 유기발광층 또는 양자점 발광층인 것을 특징으로 하는 전계발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the light emitting layer is an organic light emitting layer or a quantum dot light emitting layer.
상기 2종 이상의 표면 플라즈몬 밴드는, 상기 복수의 발광체들의 서로 다른 발광 파장과 동시에 중첩이 되는 것을 특징으로 하는 전계발광소자. The method according to claim 1,
Wherein the two or more kinds of surface plasmon bands are superimposed simultaneously with different emission wavelengths of the plurality of light emitters.
상기 발광층이 유기물로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계발광소자. The method according to claim 1,
Wherein the light emitting layer is made of an organic material.
상기 발광층이 양자점 또는 양자점과 유기물의 복합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계발광소자. The method according to claim 1,
Wherein the light emitting layer is made of a quantum dot or a complex of quantum dot and organic material.
상기 이방성 금속 나노입자는 서로 다른 두 종류 이상의 금속의 합금인 것을 특징으로 하는 전계발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the anisotropic metal nanoparticles are an alloy of two or more different metals.
상기 전계발광소자는, 기판, 정공주입/수송층, 발광층, 전자주입/수송층 및 전극을 포함하며,
상기 나노구조체를 포함하는 층이 상기 기판, 정공주입/수송층, 발광층, 전자주입/수송층 및 전극의 사이들 중 적어도 하나 이상의 위치에 도입되는 것을 특징으로 하는 전계발광소자. The method according to claim 1,
The electroluminescent device includes a substrate, a hole injecting / transporting layer, a light emitting layer, an electron injecting / transporting layer, and an electrode,
Wherein the layer including the nanostructure is introduced at least at one or more positions between the substrate, the hole injecting / transporting layer, the light emitting layer, the electron injecting / transporting layer, and the electrode.
상기 이방성 금속 나노입자 또는 나노구조체는 Ag, Au, Al, Cu, Li, Pd, Pt 또는 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광소자. The method according to claim 1,
Wherein the anisotropic metal nanoparticles or the nanostructure includes at least one selected from the group consisting of Ag, Au, Al, Cu, Li, Pd, Pt, and alloys thereof.
상기 이방성 금속 나노입자는 크기가 단축 방향으로 1 nm 이상 0.9 ㎛ 이하, 장축 방향으로는 1.1 nm 이상 1㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전계발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the anisotropic metal nanoparticles have a size of 1 nm or more and 0.9 占 퐉 or less in the minor axis direction and 1.1 nm or more and 1 占 퐉 or less in the major axis direction.
상기 유전체는 SiO2, Al2O3, TiO2, MgO, ZrO2, PbO, B2O3, CaO 및 BaO로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the dielectric includes at least one selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , MgO, ZrO 2 , PbO, B 2 O 3 , CaO, and BaO.
상기 유전체 쉘의 두께는 1 nm 이상 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전계발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the dielectric shell has a thickness of 1 nm or more and 1 占 퐉 or less.
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