18. 형광과 인광 (1) - 형광편

Posted by 주인장 남보르
2017.08.26 14:34 OLED 이야기/OLED 알아봅시다

형광(Fluorescence)과 인광(Phosphorescence). - 이 포스팅을 유튜브로 보시려면 클릭

오늘은 드디어 OLED의 주된 화두인 두 발광방식에 대해 알아보도록 하겠습니다. 앞으로도 많은 이야기들이 남았는데 형광과 인광이 무엇인지 모른다면 이야기 진행이 전혀 안될 수 밖에 없습니다. 이 블로그에 OLED에 조금이라도 인연이 있어서 오시게 된 분들이라면 형광과 인광이 무엇인지 최소한 이름은 들어보셧을 겁니다. 그러나! 지금까지와 마찬가지로 혹시나 아예 처음듣는 분들도 있을 것 같아서 한번 눈높이를 최대한 낮추어 이야기를 진행하도록 하겠습니다. 간단히 말씀드리자면 형광과 인광은 빛을 발하는 성격이 다른 두 쌍둥이를 칭합니다. 그러나 이 둘은 매우 다른 성격을 가지고 있습니다. 완전히 반대되는 성격을 가진 이 둘 형광과 인광에 대해 알아보도록 합시다.

 

물체(물질)이 빛을 내는 다양한 방법들.

 

OLED를 이루는 유기물은 지금까지 이야기 해왔던데로 전자와 정공이 만나서 엑시톤을 형성하여 빛을 냅니다.(자세한 내용은 이전 포스팅들을 확인해주세요.) 이러한 현상을 우리는 전기발광(EL, Electro-luminescence)현상 이라부릅니다. 왜냐하면 OLED 소자에 빛을내려하면 전기에너지를 가해서 들떠있는 상태의 전자를 만들어내고 이 전자를 발광층에서 안정시켜야 이 에너지 만큼 빛을 내게 되는 과정 자체가 전기에너지를 이용하기 때문에 EL이라 부릅니다. 그럼 물체가 빛을 내려면 건전지나 돼지코 같은 전기를 사용해야지만 빛을 낼 수 있을까요?? 이 질문자체가 전기만으로 빛을 내는것은 아니라는것이겠죠? 물체가 빛을 내는 현상은 어떤것들이 있는지 살펴봅시다.

 

1. 흑체복사

흑체복사(Blackbody radiation)란 물리를 전공하시거나 관심이 조금 있으신분들은 꼭 들어보셧을 겁니다. 결론적인 현상을 말하자면 다음과 같습니다. 물체가 높은 온도로 올라가게되면 빛을 발하게 됩니다.

무슨 말인가요??? 라고 질문할 수 있습니다. 우리는 일반적으로 이러한 현상을 본적이 별로 없기 때문이죠. 물을 끓인다고 빛이나오나? 얇은 빨대로 쭉들이마신 그 뜨거운 아메리카노가 빛이 나온단 말인가??? ... 아닙니다. 제가 말하는 높은 온도라 함은 일상상황에서의 온도가 아닌 1000K 그러니까 섭씨 727도씨가 넘는 물체에 대한 내용입니다.


다시 앞으로 돌아가서 흑체복사라는 용어를 봅시다. 흑체란 빛을 발하지 않는 일반적인 물체를 의미합니다. 복사란 열에너지의 이동방식 중 하나로써 원거리까지 에너지를 내뿜는 현상을 말합니다. 그러니 흑체복사란 빛을내지 않는 물체가 높은 온도로 올라가면 내뿜는 발광 현상이라고 보면 됩니다. 근데 뭔 형광 설명한다는 사람이 이런 내용을 왜이렇게 길게 설명해? 라고 하실 수 있는데 흑체복사는 사실 색온도라는 디스플레이에서 또 빼놓을 수 없는 개념의 기초가 되기 때문에 이왕 나온김에 조금 자세히 다루고 넘어가겠습니다.


색온도란 이 흑체복사현상에서 비롯된 개념입니다. 특정 흑체가 만약 약 1000K의 온도를 갖는다고 합시다. 그러면 이 물체의 색온도는 당연히 1000K가 되며, 이때 이 흑체가 발하는 색좌표는 약 (0.64, 0.36) 정도의 붉은색을 나타내게 됩니다. 오호라 그럼 태양의 온도인 약 6000K는 어떤색을 나타낼까요?? 아래 색온도 표를 보고 한번 맞춰 봅시다.

 


<사진1. 색온도와 CIExy좌표에서의 흑체궤적>

 

사진1.을 보시면 태양의 온도인 6000K에서는 거의 백색에 가까운 색을 보임을 알 수 있습니다. 온도가 더 올라가게되면 청색쪽으로 이동하게 되고 차가운 느낌의 색이되고 색온도가 낮아지면 따뜻한 느낌인 적색쪽으로 이동함을 알 수 있죠. 색온도의 개념적인 간단한 설명이었고 추후에 색관련 포스팅을 또 자세히 하게 되면 이에 대한 내용을 자세히 살펴보기로 하고 이제 본론으로 쭉쭉 넘어가 봅시다.

 

2. 화학발광

화학발광(Chemi-luminescence)은 특정 화학물질들이 화학반응을 일으키면서 남는 여분의 에너지를 발광하는 형태의 발광현상으로 뭐 우리가 다루려는 주제와는 크게 상관없으므로 이런것이 있구나 하고 넘어갑시다.

 

3. 전기발광

OLED에서 사용되는 발광 메카니즘이 바로 이 전기발광(electro-luminescence)입니다. 전기적으로 에너지가 들뜬상태로 주입되는 전자와 안정적인 상태의 정공이 만나서 이 에너지 차이만큼 빛을 내게 되며 이는 OLED에서 가장 중요한 매카니즘 중 하나입니다만 형광과 인광 현상을 설명하는데에는 이보다 아래 언급될 광발광 현상이 훨씬 이해하기 편하므로 광발광 현상으로 형광과 인광현상을 이해하고 다시 전기발광에 적용해보도록 합시다.

 

4. 광발광

빛은 에너지 그 자체 입니다. 빛은 자기장과 전기장이 서로 휘감으며 공간을 나아가는 파동으로 파동이기 때문에 당연히 에너지를 갖게 됩니다. 그럼 빛과 맞닿은 물체를 이루는 분자들은 이 에너지를 받아 분자들의 최외각 전자들이 들뜨게 되고 들뜬전자들은 다시 안정한 상태로 전환되며 광에너지를 다시 발산하게 됩니다. 이를 광에너지에 의한 발광현상 즉, 광발광(Photo-luminescence)라 부릅니다. 이 과정에서도 형광과 인광은 매우 다른 형태를 보여줍니다. 자 아래 그림을 봅시다. 광화학에서 가장 유명한 다이어그램인 자브론스키 다이어그램(Jabronski's diagram)입니다.

 

<사진2. Jabronski's diagram>

 

사진2.에 대해 간단히 설명하자면 광발광현상에서 일어나는 에너지 전이들에 대해 어떠한 과정을 거치며 이 과정에서 소요되는 일반적인 시간, 경로 등을 도식적으로 나타낸 그림입니다. 그럼 사진2.를 조금씩 뜯어보며 설명하겠습니다. 먼저 가장 왼쪽그림은 Absorption 즉, 흡수과정을 나타낸 그림입니다. 이름이 광발광이니 당연히 광에너지를 흡수하는 첫번째 과정이 있어야겠지요?? 흡수과정에서 보면 가장 안정한 바닥상태인 S0가 있습니다. S0나 다른 에너지 상태가 모두 0부터 4까지 표현된 이유는 분자는 진동하며 에너지 상태가 변하는데 이 때의 진동 또한 양자화 되어 진동하기 때문에 특정 에너지로 나누어 표현이 됩니다. 그래서 결론은 각 에너지 상태에서의 작은 숫자는 진동에너지라고 보시면 됩니다.

 

그럼 바닥상태인 S0가 가장 안정한 상태인건 알겠는데 S1, S2는 뭐냐라고 질문을 하셔야하겠죠? S1에서 S는 단일항상태(singlet state)를 뜯하며 단일항 삼중항은 조금 이따 설명하도록 하겠습니다. 일반적으로 전자가 점유하고 있는 가장 최외각 궤도가 S0이면 S1은 에너지적으로 다음으로 높은 상태인 궤도가 됩니다. 예를 들어 헬륨은 1S 궤도에 두개의 전자가 점유하고 있으며 이 궤도 바로 위 궤도는 2S 궤도입니다. 그러면 여기서 1S궤도가 S0가 되고 2S궤도는 S1이 됩니다. 그래서 헬륨이 들뜬상태가 되면 2S 궤도로 전자 한개가 들뜨게 되고 이것이 에너지를 방출하고 다시 1S궤도의 안정한 상태로 돌아가면 이 현상 자체를 우리는 형광이라 부릅니다.  

 

그러면 이 흡수과정은 안정한 S0궤도에서 더 높은 에너지를 갖는 불안정한 상태의 궤도인 S1으로 에너지를 높여가는 과정이 흡수과정이 되는 것을 알 수 있죠. 그런데 꼭 S0 > S1으로 에너지가 흡수되는 것이 아니라 광에너지가 크면 S2 혹은 S3 그 위의 궤도로도 흡수가 됩니다. 이 흡수과정은 10E-15s 만에 일어나는 일입니다. 무려!!!! 마이너스 십오승 초 입니다. 뭐 상상이 안될만큼 빠른 과정이라는 것만 이해하면 될 것 같습니다.

 

그 다음 과정이 바로 형광(Fluorescence)!! 입니다. 에너지가 흡수되면 S1중에 가장 안정한 상태로 내려옵니다. 이 과정을 진동이완 (vibrational relaxation)이라 부르며 형광 바로 전단계입니다. 그래서 항상 이 진동이완 현상때문에 형광은 무조건 S1의 가장 바닥에서 S0로 에너지가 안정화 됩니다. 이 형광현상은 흡수보다는 느리지만 그래도 무려 10E-9s 입니다. 이 자료에서는 나노초라고 표현되었지만 형광 현상도 피코초(ps, 10E-12s) 정도로 나타나기도 합니다. 이 말인 즉슨 광에너지가 분자에 흡수되면 동시에 형광현상이 일어난다고 보면됩니다. 다이어그램을 보시면 알겠지만 S1에서는 무조건 가장 바닥에서 시작되지만 S0로는 다양한 진동준위로 떨어집니다. 그래서 일반적인 분자들의 형광 스펙트럼을 보면 1개의 단일 스펙트럼으로 나타나지 않고 넓은 범위로 스펙트럼이 나오는 이유가 이 때문입니다. 

 

그럼 마지막으로 드디어 인광(Phosphorescence)입니다. 다이어그램을 보시면 알겠지만 인광은 T1이라는 에너지 상태에서 S0로 에너지 전이를 하는 것을 알 수 있습니다. T1상태는 삼중항 상태 (Triplet state)를 말하며 T0상태는 존재하지 않습니다만 삼중항 상태도 일중항 상태와 마찬가지로 T1, T2, T3 등 다양한 에너지 준위를 가질 수 있습니다. 그러나 최종적으로는 모두 S0으로 안정되 되겠죠. T1은 독자적인 에너지상태가 아닌 S1으로 흡수된 에너지가 T1으로 계간전이(Intersystem crossing)이라는 현상을 거쳐 T1으로 에너지가 이동되어야 함을 알 수 있습니다. 


그런데 다음 형광과 인광 2편에서 설명을 드리겠지만 계간전이 다음 T1에서 S0로의 에너지 전이는 일반적인 자연계에서는 금지전이현상 입니다. 그래도 워낙 미시적인 상태의 물리적 현상은 금지현상이래도 전자의 관점에서는 10E-3s 즉 1ms정도는 거의 영겁의 시간이나 마찬가지이므로 결국엔 S0로 에너지가 떨어지게 됩니다. 이것은 물질들 마다 크게 다른 수치이므로 특정 상황에서는 몇초 혹은 분단위로도 이루어질만큼 사실은 일어나서는 안되는 발광 현상이 바로 인광이라는 놈입니다.

 

오늘은 일단 형광과 인광에 대해 대략적으로 살펴보았고 다음 시간에는 단일항 삼중항이 무엇이며 왜 인광이라는 놈이 금지전이현상을 이용한 현상인지 그리고 OLED에서는 이 형광과 인광을 어떻게 사용 중인지 살펴보도록 하겠습니다.

 

세달만에 드디어 이전 블로그에 있는 글들을 모두 옮겨왔네요.. 참 어찌 이리도 게으를 수 있는지 저 조차도 신기합니다. ㅋㅋ 뭐 물론 블로그 한다고 뭐가 떨어지는 것도 아니고 약간 동기부여가 잘 되지 않는다라고나 할까 아무튼 개인 블로그를 꾸준히 유지하시는 분들에게 존경을 건냅니다.


2편에서 계속... 렛츠기릿!


이 포스팅 관련 남보르TV 영상!!





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    • NY
    • 2017.08.27 14:56
    꾸준히 잘 보고 있습니다! 앞으로도 좋은 글 많이 부탁드려요!! :)
    • 일본에서 공부중
    • 2017.08.28 08:15
    드디어 인광 형광 다루시네요~~~ ㅋㅋㅋ 아 역시 이런글을 올리는게 쉽지는 않죠~~~ 동기부여나 머 저도 참 블로그하시는 분들 보면 존경스럽네요~~~
    • 까막눈 꼴통
    • 2017.08.30 10:25
    남보르님 질문이요
    TADF에서 넓은 반치폭을 가지는 이유가 charge transfer (CT) emissive state때문이라고 하는데 (ref : chem. mater. 2017, 29, 1946-1963, 1949page에 언급.)
    파이-파이스타 state (a localized electronic state) 와 a charge-transfer (CT) state (a delocalized electronic state) 의 개념을 간단히 설명 부탁드려도 될까요? ( ref: adv. optical mater. 2014,2,892) 그리고 TADF와 CT state와의 관계, 마지막으로 CT state와 넓은 FWHM관의 관계에 대해서 간단히 설명 부탁드리겠습니다. 제가 석사를 졸업하긴 했지만 유기촉매쪽으로 연구를 했어서 아무래도 광화학쪽 개념은 전혀 접해보지 않아서 머 하나 이해를 하려면 쉽지가 않네요 교과서에도 잘 안나오는 개념인거 같어서 그런데 혹시 아시면 답글 부탁드리겠습니다. 혹시라도 이글 보시는 분 계시면 답글 부탁드리겠습니다.
  1. 안녕하세요 좋은 질문입니다.
    전공이 유기촉매라고 하셧으니 파이-파이스타 상태는 잘아시리라 생각됩니다. 파이결합된 분자는 파이에너지와 파이스타 에너지를 가지는데 이 두 에너지 교환이 파이-파이스타 상태이고 비슷한 예로 시그마결합상태에서 시그마-시그마스타 상태 등이 있습니다. 그냥 에너지가 들뜨고 안정화 되는 경로가 어느 에너지에서 기원하는지 표현한것이라고 보면 됩니다.그리고 차지-트랜스퍼 상태 즉 CT는 전하가 교환되는 경로가 어디서 기원하는지 표현 한것인데 일반적로 분자내(intramolecular) CT와 분자끼리(extramoleculrar) CT로 나뉘는데 TADF물질은 대부분 분자내 CT가 문제가 됩니다. TADF 물질은 결국 에너지 교환이 효율적으로 특정 경로에서만 일어나야 합니다. 안그래도 힘든 T1와 S1으로 에너지 교환이 역으로 일어나야 하니까 말이죠. 그런데 분자내에 전하가 전달되는 경로가 하나가 아닌 여러개가 존재하면 방출하는 에너지가 다양하게 되고 이는 곧 스펙트럼에 반영되서 스펙트럼이 두꺼워져 반치폭이 커지는 현상이 일어납니다. 이러한 이유로 TADF 물질은 호모-루모 레벨 중첩을 최대한 막아야하고 이 때문에 도너와 어쎕터를 모두 가지고 있되 완전히 분리시키는 구조를 갖게됩니다. 외부라서 모바일로 쓰느라 가독성이 떨어질 수 있는데 이해부탁드립니다.
      • 까막눈꼴통
      • 2017.08.30 19:19
      그냥 에너지가 들뜨고 안정화 되는 경로가 어느 에너지에서 기원하는지 표현한것이라고 보면 됩니다.= localized electonic state
      전하가 교환되는 경로가 어디서 기원하는지 표현 한것인데 =carge transfer로 이해를 하면 되는거죠?
      논문보면서 긴가민가 했었는데 남보르님 설명을 듣고 개념이 좀 잡히네요
      intramolecular와 intermolecular CT에 대해 좀 더 자세한 설명 부탁드려도 될까요?(intra가 문제가 되는이유?) 이 부분만 좀 설명을 들으면 개념 확실히 잡힐거 같습니다. ㅎㅎㅎㅎㅎㅎ
      • 감사합니다
      • 2017.09.24 14:03
      정말 감사히 구독중입니다. 발광소자를 구성하는 각 소재에 대해서도 너무 궁금하네요~
      • 일본에서 공부중
      • 2018.03.22 16:25
      저도 아다치 센세 논문을 봤었어요 TADF 관련 근데 Homo lumo의 분리 도너 어셉터의 연결?모두 가지는 이개 개념이 잘 안서요!!! 이러한 물질이 TADF에서 사용되고 유리하다 보고 들어서 알겠는데 이런 물질이 어떤 구조인지가 잘 이해가 안되요~~~
    • 그것에 관하여 오늘 올라갑니닷!
    • 전전
    • 2017.09.30 00:05
    안녕하세요 게시글 잘 보고 있는 고등학생입니다. 대학에서 디스플레이를 다룰 수 있는 학과가 재료공학이랑 전자공학 쪽이던데 두 학과에서 배우는 내용이 어떤 차이가 있는 것인지 궁금합니다. 자세히 설명해주시면 감사하겠습니다.
    • jyk
    • 2017.10.09 22:01
    감사합니다. 덕분에 많은 공부가 되었습니다. 다음 인광편도 기대됩니다!
    • 2017.11.05 21:26
    비밀댓글입니다
    • 제왕수
    • 2017.11.09 14:56
    오랜만에 찾아왔는데, 오자 마자 질문이네요.

    OLED에서 Blue 형광 스펙트럼을 보면, 메인 파장 말고 장파장쪽 숄더가 존재하는데, 이 근원에 대해서 궁금합니다.
    재료에 기인하는 것인지, 아니면 형광 메카니즘에서 필연적으로 나오는 건지, 후자쪽이라면 그 메카니즘이 궁금합니다.
    혹시 알려주실수 있나요?
    • 제왕수님 오랫만이십니다 ^^

      제가 더 관리를 요즘 안한지라... 이제야 답변드립니다. 그리고 이번주부터 다시 연재시작할 예정입니다.

      질문에 답변을 드리자면 유기재료의 구조에서 기인하는 것입니다. 유기재료는 Chromophore라 불리는 발색단의 에너지에 따라 발광여부 및 발광파장, 세기가 결정됩니다. 즉 분자가 이루는 다양한 원자들 중 특정한 구조들을 이룰때 빛을 흡수해서 내놓는 과정 즉, 형광 현상이 일어납니다.

      형광 메카니즘은 단지 이 발색단이 발광하는 과정을 말하기 때문에 스펙트럼의 장파장 숄더는 형광 메카니즘적으로 일어나는 것이 아닌 구조에 기인한다고 보아야 합니다.

      청색형광 물질의 대표적인 도판트로 BCzVBi 라는 물질이 있는데 이놈은 두개의 피크가 형성됩니다. 말씀하신 숄더피크가 상당히 큰 비율로 나타나게 되죠. 소자 구조에 따라 이 숄더피크가 메인피크로 바뀌기도 하는 상당히 큰 반치폭을 가지는 물질입니다. 물론 양산제품에 사용되는 물질들은 이러한 숄더픽이 굉장히 비율이 작습니다.

      이러한 현상이 왜 일어나는 가 정리하면BCzVBi 분자구조를 보면 발광에 기여할만한 moiety가 네가지나 됩니다. 2개의 카바졸, 바이페닐, 2개의 다이엔이 모두 발색단으로 형성될 수 있습니다. 물론 모든 발색단이 다 가시광영역에서 발광하는 것은 아니지만 아무튼 이런 다양한 발색단을 갖는 것은 도판트로 크게 좋은 현상이 아닙니다. 발색단이 많아지니 당연히 발광할 수 있는 파장이 다양해지고 여러개의 숄더피크가 형성되게 됩니다.

      댓글이라 이정도 설명으로 마치도록 하겠습니다. 더 질문있으시면 남겨주세요!
      • 일본에서 공부중
      • 2018.03.22 16:05
      Excimer 발광을 말하는게 아닌지? 생각이 드네요!!
    • 어떤 스펙트럼 모양인지는 모르겠으나 제왕수님이 말씀하시는 피크모양은 엑사이머로 인한 피크라기보다는 물질 자체의 숄더피크를 말하는 것이 맞는것 같습니다. 물론 스펙트럼 모양을 본다면 확정지을 수 있겠습니다 이 질문가지고는 알수가 없네요
    • YB
    • 2018.01.22 15:38
    어려울 수 있는 분야를 이해하기 쉽게 설명해주셔서 감사합니다 !
    OLED 재료 공부하다가 블로그 발견하고 정주행했습니다 ㅎㅎ
    큰 도움이 되었어요 감사합니다 !
    • 감사합니다.. 관리를 정말 오랫동안 안해도 찾아주시는 분들이 계시네요. 이번주 부터 다시 연재 시작하겠습니다.
    • B
    • 2018.02.27 22:16
    블로그 내용 잘보았습니다. 너무 쉽게 잘설명 해주셨네요.
    한가지 질문드릴게있는데 HOMO LUMO와 S0~S2는 어떤상관관계가 있나요.? 뜰뜬상태에서 S0로 떨어지면서 발광이 일어나고 HOMO LUMO의 밴드갭차이만큼 색의 파장이 결정되는데 어떻게 구분지어야할까요? S0~S2는 PHOTOluminescence이고 HOMO LUMO는 ELECTROluminescence 관점의 차이일까요.
    • 안녕하세요 답글 너무너무 늦어서 정말 죄송합니다.

      전기발광이든, 광발광이든 HOMO&LUMO와 S0~S2는 관계가 없습니다. 관계가 없다기보다 정의가 다른 값들입니다.

      HOMO&LUMO의 정의를 잘보아야합니다. HOMO는 'Occupied' 즉, 전자가 점유된 가장 높은 에너지입니다. 즉 바닥상태라는 것이죠. LUMO도 마찬가지로 Unoccupied로 비점유된 상태의 가장 낮은 에너지이기 때문에 즉, 바닥상태에서의 분자의 에너지 분포를 나타냅니다.

      정리하자면 HOMO&LUMO는 바닥상태에서 즉 S0상태에서의 에너지 분포를 나타냅니다.

      이러한 이유로 HOMO&LUMO로 S1상태를 표현할 수 없습니다. 왜냐하면 S1은 들뜬상태이기 때문에 전자1개가 바닥상태에서의 LUMO에너지로 올라가게 되면 전자가 '점유된' 에너지로 바뀌기 때문에 순간적이긴 하지만 LUMO상태가 아니게 됩니다. 그냥 Singlet state #1(S1)이라고 불러야 합니다.

      이러한 상태는 광발광상태, 전기발광 상태를 가리지 않습니다.

      분자의 에너지 활성에 따른 구분이라고 생각하시면 될것 같습니다.
    • 학부생
    • 2018.03.11 09:48
    감사히 잘 읽었습니다
    인광 형광에 대해서 검색하다가 들어왔는데, 정보가 엄청나네요.
    특히 이전 글에 역사 글 재밌게 잘 보았습니다.
    이제 곧 자세한 내용이 올라올텐데, 벌써 기대가 되는군요
    • 프로도타임
    • 2018.11.19 18:53
    안녕하세요. 저는 완전 초보라 지식인분들의 질문 답변의 현장에 낄 수 없을거 같지만 용기내서 아주 기본적인 질문을 하려합니다. 남보르님께서 질문에는 멍청한 질문이 없다고 항상 해주셔서 용기가 나네요.

    질문은 이미 댓글에도 있는 사항이지만, 호모와 루모/ 단일항과 삼중항의 근본적인 구별점..(?)입니다. 분명히 다른것이긴 하는데 남들에게 설명을 할 줄 알아야 정확히 아는것이라고 생각하는데 설명이 안됩니다. 눈에 보이는 상태가 아니고 양자학적.. 에너지적인 개념이라 머리속에서 상상이 잘 안되네요.
    호모와 루모의 상태/ 단일항과 삼중항의 상태는 정확히 어떻게 다른 개념이라고 생각하면 좋을까요? 질문이 길어지고 너무 막연한 질문을 한거 같아 죄송하네요...
    • 좋은 질문입니다.
      사실 호모 루모 그리고 S1, T1을 확실히 구분할 줄 아냐고 업계 엔지니어들에게 물어봐도 확실해 대답하는 사람은 몇 안됩니다.

      호모가 그라운드 에너지 같고 S1에너지가 루모에너지와 같아야 할 것 같고 삼중항은 또 뭔가 막연하고 그렇습니다.

      확실히 이해하려면 이 오비탈들과 에너지 상태에 대한 정의를 정확하게 해야합니다.

      먼저 호모(HOMO) : 전자가 점유하고 있는 가장 높은 에너지
      루모 : 전자가 점유하고 있지 않은 가장 낮은 에너지

      즉, 이 둘은 분자의 전자가 들뜨지 않은 상태에서의 가장 안정한 에너지 중에서 전자 점유 여부를 구분하는 값들입니다.

      그러면 단일항(S1) : 전자가 들뜬 상태에서의 분자의 가장 낮은 에너지 입니다. 여기서 호모 루모와 차이점은 분자가 들뜬 상태라는 것입니다. 들뜬 상태에서 전자 스핀 방향이 다른 상태가 바로 단일항이 되는 것이고

      삼중항(T1) : 단일항과 전자가 들떠있다는 상태는 같으나 전자 스핀 방향이 같은 상태라는 것을 의미합니다. 전자는 항상 기본적으로 일정한 방향의 스핀을 좋아하므로 들뜬 전자와 바닥상태의 전자가 같은 스핀방향을 갖는 삼중항 에너지가 더 안정적이라 단일항보다 낮은 에너지를 갖습니다.

      정리하자면 호모루모는 안정한 상태 에너지 구분.
      단일항삼중항은 들뜬 상태에서의 스핀방향 에 따른 에너지 구분이 되겠습니다.
    • 프로도타임
    • 2018.11.20 15:34
    감사합니다. 어딘지 모르겠지만 깊숙히 간지러웠던 부분을 정확히 긁어주신거 같은 기분이네요. 앞으로 자주자주 들러서 댓글도 달면서 소통했으면 좋겠습니다.
    • SUH
    • 2019.01.04 11:42
    안녕하세요. 형광, 인광에 대한 자세한 설명 감사드립니다. 늘 공부하는데 도움을 받고 있습니다.
    질문이 있어 댓글 남깁니다.

    프로도타임님의 질문에 대한 답변을 발췌한 내용입니다.

    '''
    먼저 호모(HOMO) : 전자가 점유하고 있는 가장 높은 에너지
    루모 : 전자가 점유하고 있지 않은 가장 낮은 에너지

    즉, 이 둘은 분자의 전자가 들뜨지 않은 상태에서의 가장 안정한 에너지 중에서 전자 점유 여부를 구분하는 값들입니다.
    '''

    올리신 다른 게시물을 읽다가 HOMO와 LUMO가 VB, CB와 같다고 보면 된다는 문구를 본 적이 있습니다.
    제가 배운 VB, CB의 개념은 VB는 가전자대로 전자들이 채워지는 밴드 중 최상위에 속해있는 밴드
    CB는 전도대로 전자들이 거의 비어있는 밴드 중 최하위에 속해있는 밴드로 알고 있습니다.
    이 개념은 설명해주신 루모와 호모의 개념과 일치하는데 그 밑에 문구 중 ' 분자의 전자가 들뜨지 않은 상태에서의 ' 이 부분이 이해가 잘 가지 않아 이렇게 댓글을 남기게 되었습니다.
    전자가 들뜨게 되면 VB에서 CB로 이동하여 전기전도가 발생하는 것으로 배웠는데 CB와 같은 LUMO가 분자의 전자가 들뜨지 않은 상태에서의 정의인지 궁금합니다.
    또한, VB,CB라고 표기하지 않고 유기물질에서는 LUMO와 HOMO라고 명칭을 달리 쓰는 이유가 있나요?

    그 다음으로 설명해주신 부분을 발췌한 부분입니다.

    '''
    단일항(S1) : 전자가 들뜬 상태에서의 분자의 가장 낮은 에너지 입니다. 여기서 호모 루모와 차이점은 분자가 들뜬 상태라는 것입니다. 들뜬 상태에서 전자 스핀 방향이 다른 상태가 바로 단일항이 되는 것이고

    삼중항(T1) : 단일항과 전자가 들떠있다는 상태는 같으나 전자 스핀 방향이 같은 상태라는 것을 의미합니다. 전자는 항상 기본적으로 일정한 방향의 스핀을 좋아하므로 들뜬 전자와 바닥상태의 전자가 같은 스핀방향을 갖는 삼중항 에너지가 더 안정적이라 단일항보다 낮은 에너지를 갖습니다.

    정리하자면 호모루모는 안정한 상태 에너지 구분.
    단일항삼중항은 들뜬 상태에서의 스핀방향 에 따른 에너지 구분이 되겠습니다.
    '''

    CB(LUMO)의 에너지레벨과 S1,T1의 에너지레벨 중 어떤 에너지레벨이 더 큰 값을 갖는지..
    이해력이 부족해 명확하게 루모와 호모 S1, T1의 구분이 잘 가지 않네요ㅠㅠ 답변 부탁드립니다...
    • 음... 질문을 이제야 보았습니다. ㅜㅜ
      늦어도 일주일내에는 달아드리는데 정말 죄송합니다 밑에 질문까지 같이 달아드리겠습니다.

      LUMO와 S1 T1 중 어느 에너지가 큰 값을 갖는지에 대해서 질문을 해주셨는데

      으음... 제 실력으로는 글로는 위에 프로도타임님에게 드린 답변이상의 답변을 드리는게 어려울거 같습니다.

      다시한번 요약하자면 LUMO는 들뜨지 않은 상태에서의 전자가 점유되지 않은 오비탈의 에너지 값을 말합니다. 유기물들은 대략 -1 ~ -3eV 사이의 값을 갖습니다. 에너지값의 부호에 주목하실 필요가 있는데요 LUMO HOMO등은 항상 마이너스값을 갖습니다.

      그런데 S1은 S0와 S1의 차이(S1-S0)를 대게 말합니다. 그래서 항상 양수의 값을 가집니다. 대게 1~4eV 사이의 값을 갖습니다.

      그래서 무엇이 큰 값인지는 조금 정의하기가 어렵습니다.

      그리고 다음 질문이 OLED에서 왜 EL을 사용하는지 물어보셨는데 ... 흠 ㅋㅋㅋ

      PL을 이용하려면 다른 광원으로 빛을 만든 후 그것을 다시 이용해야합니다.

      전기에너지만으로 자체 발광할 수 있는 OLED의 특성을 이용할 수가 없는 것이지요

      형광 인광은 정확히 구분하고 계신듯 합니다.

      좋은하루 되세요~
    • SUH
    • 2019.01.04 12:25
    또한,,,, 발광에 대해 추가 질문있습니다..
    질문을 많이 드려 죄송합니다..

    PL과 EL의 차이가 궁금합니다.
    PL은 빛에 의한 발광, EL 전압에의한,전류가 흘러서 생기는 발광이라는 것은 이해했습니다.
    OLED에서는 왜 EL을 사용하는지 궁금합니다.

    빛을 구분하는 방법으로
    EL과 PL은 빛을 내는 방법에 따른 구분
    형광 인광은 들뜬 전자의 스핀 방향에 따른 구분
    제가 제대로 이해하고 있는 것이 맞을까요?
    • mr.lee
    • 2019.03.23 13:40
    정말 많은 도움이 됩니다!! 혹시 진동이완이 일어나면 s1의0레벨로 떨어지게 되는데 진동이완이 무엇인지 알수있을까요??
    진동이완을 쳐보니 용액에서 일어나는 현상이라 되있는데 oled는 고체아닌가요?
    • 세상 모든 분자들 특히, 열에너지가 항상 존재하는 지구상의 모든 분자들은 진동을 하고 있습니다.

      고체든 기체든 액체든 모든 분자가요

      기체는 분자사이의 거리가 멀고 고체는 분자 사이의 거리가 짧고 서로간의 영향이 클 뿐입니다.

      그래서 진동이완이란 분자가 진동하면서 에너지를 잃으면서 가장 안정한 상태로 내려오는 것을 말합니다.

      어쨌든 진동하면 진동에너지가 발생하게 되니까요. 이 진동에너지는 적외선이나 마이크로파 등 낮은 에너지를 갖는 파동으로 내뿜게 됩니다.

      그래서 열이나는 사람몸이나 동물을 적외선 카메라로 식별할 수 있는 겁니다.