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문제 정의
- 본 연구에서는 RF 플라즈마를 이용한 ITO 표면의 특성을 확인하고 이를 토대로 녹색유기발광소 자를 측정하여 전기광학적 특성을 분석하고 소자의 반감수명을 측정하였다. ITO를 산소 또는 질소를 주입하고 RF 플라즈마를 이용하여 표면처리 후 유기발광소자를 제작하여 표면처리에 따른 전기광학적 특성을 분석하였匸h 플라즈마 처리 후 ITO의 일함수를 측정한 결과 산소가스를 이용한 플라즈마 처리의 경우에는 플라즈마 파워 변화에 따라 일함수가 5.
제안 방법
- 플라즈마 처리에 따른 소자의 특성을 측정하기 위해 ITO/2-TNATA/"NPD/DPVBi/BAlq/Alq3/Al:Li 의 구조를 갖는 유기발광소자를 제작하였다. ITO 의 표면처리 조건을 분류하여 소자를 제작한 결과 발광휘도 1000 cd/nf 기준으로 질소가스를 사용 하여 200 W의 파워로 처리한 소자의 효율이 5.
- ITO 표면의 플라즈마 처리효과를 확인하기 위하여 활성가스를 산소와 질소 두 종류의 기체를 사용하여 플라즈마 처리를 한 후 일함수(work function)의 변화를 측정하였다. 제작된 시료의 일 함수는 Riken Keiki의 surface analyzer AC-2를 이용하여 측정하였다.
- 유기물을 진공증착하기 전에 정확한 박막의 두께를 측정 하기 위하여 두께측정센서 를 보정 하였다. 각각의 유기물의 두께는 Inficon사의 XTM/2을 사용하여 각각의 두께를 측정하였으며 일정한 증착율로 제어하였다. 두께측정기에서 표시되는 값을 기준으로 1000 A을 증착한 후 박막표본을 Tencor 사의 P-15를 사용하여 측정하였다.
- 모든 시편은 식각에 들어가기전 중성세제를 이용하여 세척한 후 초음파 세척기를 이용하여 탈이 온수 속에서 10분간 세척 하고 메탄올과 에탄올로 세척한 후 공기방울 세척기에서 3분 동안 초기 세척을 하고 나서 에어나이 프(air knife)를 이용해 질소가스(N2 gas)로 건조시 켰다. 감광액과 n、o의 접착력을 향상시키기 위해 HMDS (hexamethyldisilazaneX 도포했다. 감광액의 도포는 스핀코터를 사용하여 3800 RPM으로 45 초간 회전시켰으며, 이때 두께는 2 例로 하였다.
- 넣은 후 외곽부위를 자외선 경화를 도포하고 자외선 경화기를 이용하여 경화시켰다. 공정이 완료된 소자의 전류, 전압, 휘도의 특성은 Keithley사 의 source volt meter 2410과 Minolta사의 CS- 1000을 사용하여 측정하였다.
- 각각의 유기물의 두께는 Inficon사의 XTM/2을 사용하여 각각의 두께를 측정하였으며 일정한 증착율로 제어하였다. 두께측정기에서 표시되는 값을 기준으로 1000 A을 증착한 후 박막표본을 Tencor 사의 P-15를 사용하여 측정하였다. 실제 증착된 박막의 두께를 측정 하여 두께측정센서의 툴링값을 결정하였으며 2회 실시하여 보다 정확한 값이 측정되도록 조정하였匸卜.
- 본 실험에서는 이러한 표면처리공정중의 하나인 RF 플라즈마를 활성가스로 산소와 질소를 이용하여 ITO의 표면처리를 실시한 후 소자를 제작하여 전기광학적인 특성을 분석하였다[5].
- 세정후 ITO의 플라즈마 처리를 실시하였다. 플라즈마는 Huttinger사의 RF600을 이용하였다.
- 제작된 소자의 면적은 4 mnf 이었다. 소자 제작 후 산소 등 기타 환경에 의한 영향을 제거하기 위하여 금속캔을 이용하여 봉지 공정을 실시하였다. 금속 캔 내부에 산화바륨(BaO) 을.
- 플라즈마는 Huttinger사의 RF600을 이용하였다. 시료를 로딩 후 터보펌프를 이용하여 고진공 상태까지 펌핑한 후 고진공 밸브를 닫고 질소 또는 산소를 주입하였다. 주입된 가스의 유량은 MFC를 통하여 1 seem 단위로 제어하였으며 플라즈마 발생 후에도 동일한 압력을 유지하도록 조정하였다.
- 두께측정기에서 표시되는 값을 기준으로 1000 A을 증착한 후 박막표본을 Tencor 사의 P-15를 사용하여 측정하였다. 실제 증착된 박막의 두께를 측정 하여 두께측정센서의 툴링값을 결정하였으며 2회 실시하여 보다 정확한 값이 측정되도록 조정하였匸卜. 유기물과 음극전극은 진공도 5.
- 실제 증착된 박막의 두께를 측정 하여 두께측정센서의 툴링값을 결정하였으며 2회 실시하여 보다 정확한 값이 측정되도록 조정하였匸卜. 유기물과 음극전극은 진공도 5.0xW7 Torr 에서 실시하였으며 인시츄(in-situ) 공정으로 진행하였다. 유기물의 가열은 2단계로 가열하였으며 온도측정 (thermocouple)을 참고하여 1A/sec 의 증착율로 박막을 형성하였다.
- 유기물을 진공증착하기 전에 정확한 박막의 두께를 측정 하기 위하여 두께측정센서 를 보정 하였다. 각각의 유기물의 두께는 Inficon사의 XTM/2을 사용하여 각각의 두께를 측정하였으며 일정한 증착율로 제어하였다.
- 0xW7 Torr 에서 실시하였으며 인시츄(in-situ) 공정으로 진행하였다. 유기물의 가열은 2단계로 가열하였으며 온도측정 (thermocouple)을 참고하여 1A/sec 의 증착율로 박막을 형성하였다. 유기물 계면의 효과를 감소시키기 위하여 모든 유기 박막은 1시간 내에 증착을 완료하였다.
- 시료를 로딩 후 터보펌프를 이용하여 고진공 상태까지 펌핑한 후 고진공 밸브를 닫고 질소 또는 산소를 주입하였다. 주입된 가스의 유량은 MFC를 통하여 1 seem 단위로 제어하였으며 플라즈마 발생 후에도 동일한 압력을 유지하도록 조정하였다. 플라즈마는 1.
- 소프트 베이크는 60 °C 에서 30분간 실시하여 잔류용제를 제거하였고 노광은 수은램프(Hg lamp)를 이용한 자외선을 12초 동안 쬐어 주었다. 현상은 AZ300 100 %현상액으로 70초 동안 현상하였고 하드베이크는 90 °C에서 30분 간 실시하였다. ITO 식각은 10 : 1 : 2의 비율로 HC1 : HNOs : D.
대상 데이터
- 본 실험은 유리를 기판으로 하고 그 위에 스퍼 터링으로 형성된 ITO를 양극으로 사용하였다. ITO의 면저항과 박막 두께는 각각 10 Q/□과 1200 A이였다.
- 제작된 소자의 구조 는 ITO/2-TNATA/a-NPD/DPVBi/BAlq/Alq3/Al:Li 이다[7]. 소자 제작은 그림 1의 구조와 같이 2- TNATA의 두께는 400 A, a-NPD의 두께는 300 A, DPVBi는 300 A, 정공차단층인 BAlq는 20 A, 전자전송층인 Alqs는 200 A, 음극인 Al:Li은 1000 A으로 제작하였다[8]. 제작된 소자의 면적은 4 mnf 이었다.
- 감광액의 도포는 스핀코터를 사용하여 3800 RPM으로 45 초간 회전시켰으며, 이때 두께는 2 例로 하였다. 여기서 사용된 감광액은 포지티브 AZ7220으로 도포량은 1 M로 하였다. 소프트 베이크는 60 °C 에서 30분간 실시하여 잔류용제를 제거하였고 노광은 수은램프(Hg lamp)를 이용한 자외선을 12초 동안 쬐어 주었다.
- 유기발광소자를 제작하기 앞서 패턴된 ITO 유리기판을 재세정하였다. 먼저 아세톤으로 세척한 후 TCE (trichloroethylene)0!] 넣고 10분간 초음파 세척을 한 후 이소프로필알콜(iso-propyl alcohol) 에 10분간 초음파 세척을 하였다.
- 박막의 평탄도 (UniformityX 향상시키기 위하여 기 판을 10 rpm 의 속도로 회전(rotation)시켰다. 제작된 소자의 구조 는 ITO/2-TNATA/a-NPD/DPVBi/BAlq/Alq3/Al:Li 이다[7]. 소자 제작은 그림 1의 구조와 같이 2- TNATA의 두께는 400 A, a-NPD의 두께는 300 A, DPVBi는 300 A, 정공차단층인 BAlq는 20 A, 전자전송층인 Alqs는 200 A, 음극인 Al:Li은 1000 A으로 제작하였다[8].
- 세정후 ITO의 플라즈마 처리를 실시하였다. 플라즈마는 Huttinger사의 RF600을 이용하였다. 시료를 로딩 후 터보펌프를 이용하여 고진공 상태까지 펌핑한 후 고진공 밸브를 닫고 질소 또는 산소를 주입하였다.
이론/모형
- ITO 표면의 플라즈마 처리효과를 확인하기 위하여 활성가스를 산소와 질소 두 종류의 기체를 사용하여 플라즈마 처리를 한 후 일함수(work function)의 변화를 측정하였다. 제작된 시료의 일 함수는 Riken Keiki의 surface analyzer AC-2를 이용하여 측정하였다. 그림 2의 y축은 전자장에 의해 센서의 그리드를 통과하여 전자 애벌런치에 의해 형성된 양이온의 개수로서 그래프상 법선과 X축의 교점으로 일함수를 결정하게 된다.
성능/효과
- 플라즈마 처리에 따른 소자의 특성을 측정하기 위해 ITO/2-TNATA/"NPD/DPVBi/BAlq/Alq3/Al:Li 의 구조를 갖는 유기발광소자를 제작하였다. ITO 의 표면처리 조건을 분류하여 소자를 제작한 결과 발광휘도 1000 cd/nf 기준으로 질소가스를 사용 하여 200 W의 파워로 처리한 소자의 효율이 5.09 V에서 6.45 cd/A 로 가장 우수하였다.
- 본 연구에서는 RF 플라즈마를 이용한 ITO 표면의 특성을 확인하고 이를 토대로 녹색유기발광소 자를 측정하여 전기광학적 특성을 분석하고 소자의 반감수명을 측정하였다. ITO를 산소 또는 질소를 주입하고 RF 플라즈마를 이용하여 표면처리 후 유기발광소자를 제작하여 표면처리에 따른 전기광학적 특성을 분석하였匸h 플라즈마 처리 후 ITO의 일함수를 측정한 결과 산소가스를 이용한 플라즈마 처리의 경우에는 플라즈마 파워 변화에 따라 일함수가 5.24 eV 에서 5.23 eV 로 변화가 적은 반면 질소가스를 사용한 경우에는 4.81 eV 에서 5.0 eV 로 약 0.26 eV 정도의 차이를 보였다.
- 38 cd/A 와 400 W로 처리한 소자의 5.05 cd/A 보다 우수함을 알 수 있으며 산소가스를 사용한 소자의 효율은 1000 cd/m! 기준으로 비교하면 200 W로 처리한 소자의 효율은 5.63 cd/A로 100 W로 처리 한 소자의 5.58 cd/A 와 400 W로 처리한 소자의 5.42 cd/A 보다 우수하며 질소가스를 사용한 소자 가 전반적으로 산소가스를 사용한 소자보다 효율 특성이 우수하였다. 이는 2-TNATA의 HOMO 레 벨이 5.
- 본 실험을 통해 질소가스를 사용하여 200 W의 플라즈마 파워로 ITO glass를 전처리 한 후 소자를 제작하면 최적의 발광효율 및 휘도를 얻을 수 있음을 확인하였다.
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