안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
OLED에 전압을 걸면 전자와 정공이 발광층에서 만나 엑시톤을 만들고, 스핀 조합 확률상 일중항이 25%, 삼중항이 75% 생겨요.
형광은 일중항(S1)이 바닥 상태로 내려가며 내는 빛이에요. 스핀 규칙상 허용된 전이라 나노초 안에 빛나지만, 삼중항은 빛을 못 내고 열로 버려져 내부 양자효율이 최대 25%에 그쳐요.
인광은 이리듐이나 백금 같은 무거운 금속을 넣어 스핀–궤도 결합을 키워요. 그러면 원래 금지된 삼중항에서 바닥 상태로의 전이가 가능해지고, 일중항도 삼중항으로 넘어가 함께 빛을 내서 이론적으로 100% 효율이 나와요. 스마트폰의 빨강과 초록이 인광인데, 파랑은 에너지가 높아 열화가 빨라서 아직 형광을 많이 써요.
TADF는 금속 없이 100%에 도전하는 방식이에요. 분자 안에 전자를 주는 부분과 받는 부분을 떨어뜨려 일중항과 삼중항의 에너지 차이를 0.1eV 안팎까지 줄이면, 상온 열에너지만으로 삼중항이 일중항으로 되올라가는 역계간전이가 일어나고 그 일중항이 형광으로 빛나요. 희귀 금속이 필요 없고 파랑 구현에 유리해 차세대 소재로 연구되고 있어요 :)