[논문]유기발광 소자의 수송층 두께 변화에 따른 수치적 해석

이정호

doi:10.4313/jkem.2004.17.12.1341

유기발광 소자의 수송층 두께 변화에 따른 수치적 해석
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전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.17 no.12, 2004년, pp.1341 - 1346

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The OLED research is gone for two directions. One is material development research, and another one is structural improvement part. All two are thing to heighten luminescence efficiency of OLED. n other to improve luminescence efficiency of OLED Electron - hole pairs must consist much more in the device Their profiles are sensitive to mobility velocity of electrons and holes. In this paper, we demonstrate the difference of velocity between hole and electron by experiments, and compare with a data of simulation and experiment changing hole carrier transport layer thickness, so we get the optimal we improve luminescence efficiency. We suggest improving the efficiency of OLEDS would be to balance the injection of electrons and holes into light emission layer of the device. And, we improve understanding of the various luminescence efficiency through experiments and numerical analysis of luminescence efficiency in variable hole carrier transport layer's thickness.

주제어

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문제 정의

구조의 형태를 일반화시킨 이유는 모의실험에서 제작된 소자와 특성을 비교하고자 한 것이다. 앞서 언급한 것처럼 구조적으로 가장 최적화된 홀 수송층의 두께가 있음을 알 수 있다.
발광효율을 높이는 방법으로 제시되는 일반적인 방법은 앞서 밝힌바와 같이 정공의 이동도를늦주어 발광층에서 전자와 정공 쌍을 효율적으로 재결합 시켜 발광 효율을 높이는 것이다. 본 논문에서 는 유기전기 발광소자의 내부에서 발생하는 전자와 정공의 움직임들을 모의실험으로 미리 예측하고 적절한 박막의 두께를 예상하여 이에 맞는 소자를 직접 제작해 서로를 비교하였다.

가설 설정

두었다. 발광층에서 전자와 정공이 모두 재결합한다고 가정한다.

제안 방법

실험에 사용된 박막 구조는 현재까지 유기전기 발광 소자 제작에 있어 가장 일반화된 구조를 적용하였다. 구조의 형태를 일반화시킨 이유는 모의실험에서 제작된 소자와 특성을 비교하고자 한 것이다.
실험은 정공 주입층과 정공 수송층의 두께를 각각 10/40, 20/30, 30/20, 40/10 nm로 만들어 전류밀도와 인가전압 특성과 발광효율을 각각 그림 4, 5 에 각각 나타내었다. 그림 4에서 측정한 결과를 보듯 정공 수송층의 두께가 30 nm 일 때 가장 좋은 전압과 전류밀도의 특성이 나타남을 알 수 있었다.
전자와 정공의 농도를 각각 n 과 p, 전자와 정공의 생성과 재결합 비를 각각 G와 日로 두었다. 발광층에서 전자와 정공이 모두 재결합한다고 가정한다.
그림 3은 본 논문 시뮬레이션에 이용된 박막 구조에서 각각의 일함수 에너지 레벨을 나타내었다. 정공 주입층 (HIL) 과 정공 수송층 (HTL)은 총 두께를 50 nm로 제작하여 실험하고 이를 각각 10/20/30/40, 40/30/20/10의 두께로 만들어 이들을 측정하여 결과를 도출하였다. 정공 수송 층으로는 NPB(N, N'-diphenyl-benzidine)를 사용하였고 정공 주입층에는 CuPc를 사용하였다.
2 eV이다. 챔버(Chamber)의 진공은 유기물과 무기물 진공 챔버에서 모두 5><10~6 Torr 맞추어 웨이퍼의 이동에 있어서 서로간의 진공 압력에 의해 발생되는 오차를 최대한 줄여 실험하였다. 또한 증착 속도는 0.

대상 데이터

발광층(Emitting Layer)으로는 Alq3를 40 nm 증착 시켜 기본 소자를 제작하였다. 여기에 캐소드로는 A1 을 사용하였으며 에노드쪽에는 ITO를 사용하였다.
시켜 기본 소자를 제작하였다. 여기에 캐소드로는 A1 을 사용하였으며 에노드쪽에는 ITO를 사용하였다. 유기발광소자는 발광층에서 발광된 빛이 밖으로 방출되어지게 하기 위해 ITOQndium Tin Oxide)같은 투명 전극을 양극으로 사용하여 정공의 주입을 돕고, 일함수(Work function)가 낮은 금속을 음극으로 사용하여 전자의 주입을 원활하도록 제작한다.
정공 주입층 (HIL) 과 정공 수송층 (HTL)은 총 두께를 50 nm로 제작하여 실험하고 이를 각각 10/20/30/40, 40/30/20/10의 두께로 만들어 이들을 측정하여 결과를 도출하였다. 정공 수송 층으로는 NPB(N, N'-diphenyl-benzidine)를 사용하였고 정공 주입층에는 CuPc를 사용하였다.

성능/효과

각각 나타내었다. 그림 4에서 측정한 결과를 보듯 정공 수송층의 두께가 30 nm 일 때 가장 좋은 전압과 전류밀도의 특성이 나타남을 알 수 있었다. 이는 구조적으로 빠른 이동도를 가지는 정공이 정공의 주입층과 수송층의 두께 조절로 인해 전자와 정공의 쌍을 가장 효율적으로 만들 수 있었음을 증명해 준다.
실험 측정 결과와 시뮬레이션 결과를 비교해 보면 이미 결과 값들을 살펴보았듯이 적정 두께의 정공 수송층이 있음을 알 수 있다. 이러한 적정 두께의 정공 수송층은 발광효율에도 영향을 줌을 알 수 있다.

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