[논문]정공주입층재료 Teflon-AF와 전자주입층재료 Li2CO3의 층수 변화에 따른 유기발광다이오드의 전기·광학적 특성

강용길; 홍진웅

doi:10.4313/jkem.2014.27.1.50

정공주입층재료 Teflon-AF와 전자주입층재료 Li2CO3의 층수 변화에 따른 유기발광다이오드의 전기·광학적 특성
Electrical and Optical Properties of OLEDs Depending on the Layer Change of HIL Teflon-AF and EIL Li2CO3 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.27 no.1, 2014년, pp.50 - 55

Abstract ▼ AI-Helper

It was firstly found in 1st group element. Recently, it has been reported on the improvement of efficiency of the OLEDs by introducing thin layer of some carbonate materials of alkali metal. In order to improve the efficiency of OLEDs which is one of the next generation displays, we have studied the electrical characteristics of the device depending on the thickness ratio of the hole-injection layer to the electron-injection layer. Teflon-AF was used as the hole-injection material, and alkali-metal carbonates of $Li_2CO_3$ were used as the electron-injection materials. To obtain a proper thickness ratio, we manufactured. Four types of devices with the thickness ratio of HIL to EIL were made to be 1 : 4, 2 : 3, 3 : 2, and 4 : 1. The results of electrical and optical properties showed that the device with the thickness ratio of 4 : 1 is the most excellent result. In addition, to prepare a four-layer device by inserting the ${\alpha}$-NPD is a hole transporting material was compared with three-layer element. As a result, the maximum luminance, the maximum luminous efficiency, maximum external quantum efficiency of about 124 [%], 164 [%], 106 [%] improve was confirmed.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 OLEDs의 전기적·광학적 특성을 향상시키기 위하여 정공 주입층 재료인 Teflon-AF 와 전자 주입층 재료인 Li2CO3의 두께 비율에 따른 유기발광다이오드의 특성을 연구하였다.

제안 방법

두께 비에 따른 최적의 특성을 찾기 위하여 정공 주입층과 전자 주입층의 두께 비율을 1 : 4, 2 : 3, 3 : 2, 4 : 1의 4종류의 소자를 제작하여 전기적·광학적 특성에 미치는 영향을 조사하고, 이 중 최적의 조건에서 정공 수송층이 α-NPD를 삽입한 4층 소자를 제작하고, 비교 분석한 결과를 소개하고자 한다.
양(+) 전극으로 ITO (indium tin oxide) 기판은 표면 저항 약 8 [Ω/sq]인 것을 사용하였고, 전기 절연 테이프를 사용하여 연구실에서 직접 patterning과 etching을 하였다.
진공 증착 장비에서 진공 열 증착을 할 유기물질을 넣고 저진공 1.2×10-2 [Torr]을 잡은 다음 5×10-7[Torr]의 고진공에서 전류를 제어하여 보트의 온도를 조정하여 유기물을 증착하였다 [12].

대상 데이터

또한 소자의 전극 면적은 마스크를 이용하여 3 × 5 [mm2]의 크기로 제작하였다.
2[Å/s]의 증착 속도로 두께 1 [nm]로 증착하였다. 음 (-) 전극은 Aldrich사의 99.99 [%] Al을 사용하여 텅스텐 보트로 두께 100 [nm]로 증착하였다. 또한 소자의 전극 면적은 마스크를 이용하여 3 × 5 [mm²]의 크기로 제작하였다.
정공 주입 물질인 Teflon-AF는 0.1∼0.2 [Å/s]의 증착 속도로 두께 4 [nm], 정공 주입 물질인 α-NPD는 0.3∼1.2 [Å/s]의 증착 속도로 두께 36 [nm], 발광 물질인 Alq3는 2.5 [Å/s]의 증착 속도로 두께 60 [nm](4층)와 95 (3층) [nm], 전자 주입 물질인 Li2CO3는 0.2[Å/s]의 증착 속도로 두께 1 [nm]로 증착하였다.

이론/모형

본 실험에서 유기물 및 음(-)전극의 증착 방법은 vacuum thermal evaporation 방법을 사용하였다. 열 증착법은 고온, 고진공에서 물질을 분자로 기체화시켜 기판에 부착시켜 박막을 형성하는 방법으로 고진공에서 증착하므로 불순물에 대한 영향을 최대한 줄일 수 있고 박막의 미세 결함을 줄일 수 있는 장점이 있다.

성능/효과

또한 가장 우수한 특성을 보인 정공 주입층이 4 [nm], 전자 주입층 1 [nm]일 때인 최적의 조건에서 정공 수송층인 α-NPD를 삽입하여 4층 구조 소자를 제작하고, 3층 소자와 비교 분석한 결과 최대 휘도, 최대 발광효율, 최대 외부양자효율이 각각 약 124 [%], 164 [%], 106 [%] 향상됨을 확인할 수 있었다.
유기발광다이오드의 정공 주입층 재료 Teflon-AF 와 전자 주입층 재료 Li₂CO₃의 층수 변화에 따른 영향을 조사한 결과 전공주입 재료인 Teflon AF의 두께가 4 [nm], 전자주입 재료인 Li₂CO₃의 두께가 1[nm]일 때의 전기적인 특성이 정공 주입층 1 [nm], 전자주입층 4 [nm]일 때 보다 최대 휘도, 최대 발광 효율, 최대 외부양자효율이 각각 8.2배, 104.3배, 70배 향상됨을 확인하였다. 또한 가장 우수한 특성을 보인 정공 주입층이 4 [nm], 전자 주입층 1 [nm]일 때인 최적의 조건에서 정공 수송층인 α-NPD를 삽입하여 4층 구조 소자를 제작하고, 3층 소자와 비교 분석한 결과 최대 휘도, 최대 발광효율, 최대 외부양자효율이 각각 약 124 [%], 164 [%], 106 [%] 향상됨을 확인할 수 있었다.
95 [lm/W]의 값을 얻었다. 이것은 발광효율 특성이 가장 우수한 조건인 정공 주입층과 전자 주입층의 두께 비 4 :1일 때가 가장 좋지 않은 특성을 보인 두께 비 1 : 4일 때와 비교하여 최대 발광효율 전압이 1.5 [V] 낮아졌으며, 최대 발광 효율 값 또한 약 110배 증가함을 확인하였다. 이것은 정공 주입층과 전자 주입층의 공동 기여로 정공주입과 전자주입이 활성화되고 정공과 전자의 블로킹 현상으로 정공과 전자의 재결합 확률이 상승하여 광학적 특성이 크게 향상된 것으로 사료된다.
이것은 정공 수송 물질인 α-NPD를 삽입함으로써 정공 이동의 증가로 재결합 확률이 증대되고 전자에 대한 블로킹 현상으로 3층 소자대비 최대 휘도, 최대 발광효율, 최대 외부양자효율이 향상됨을 확인하였다.
26 [V]에서 약 15,363[cd/m²]의 최고 휘도 값을 얻었다. 이것은 휘도 특성이 가장 우수한 조건인 정공 주입층과 전자 주입층의 두께비 4 : 1일 때가 가장 좋지 않은 특성을 보인 두께 비 1 : 4일 때와 비교하여 약 8.18배 증가함을 확인하였다. 이것은 정공 주입층과 전자 주입층의 공동기여로 정공주입과 전자주입이 활성화되고 정공과 전자의 블로킹 현상으로 정공과 전자의 재결합 확률이 상승하여 전기적·광학적 특성이 크게 향상된 것으로 사료된다.
이것은 휘도 특성이 가장 우수한 조건인 정공 주입층과 전자 주입층의 두께비 4 :1일 때가 가장 좋지 않은 특성을 보인 두께비 1 : 4일 때와 비교하여 90배 증가함을 확인하였다. 이것은 정공 주입층과 전자 주입층의 공동 기여로 정공주입과 전자주입이 활성화되고 정공과 전자의 블로킹 현상으로 정공과 전자의 재결합 확률이 상승하여 전기적 특성이 크게 향상된 것으로 사료된다.
휘도 특성은 3층 소자가 10.25 [V]에서 15,363 [cd/m2], 정공 수송 물질인 α-NPD를 삽입한 4층 소자가 12 [V]에서 19,036 [cd/m2]으로 4층 소자가 3층 소자 보다 약 124 [%] 향상됨을 확인하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	OLED는 어떤 방식으로 빛을 내는가?	OLED는 양(+)극으로 ITO (indium tin oxide)를 음(-)극으로 Al이나 Mg, Ag 같은 일함수가 낮은 금속을 사용하고 양(+)극과 음(-)극 사이에 유기물 층을 삽입한 구조로 되어있다 [7,8]. 발광은 양 (+)극과 음(-)극으로부터 정공과 전자가 발광층으로 주입되고 정공과 전자가 여기 상태를 거쳐 다시 재결합함으로서 발광된다 [1,9]. 본 논문에서는 OLEDs의 전기적·광학적 특성을 향상시키기 위하여 정공 주입층 재료인 Teflon-AF 와 전자 주입층 재료인 Li2CO3의 두께 비율에 따른 유기발광다이오드의 특성을 연구하였다.
	유기 발광 다이오드가 디스플레이소자로 관심을 받은 이유는?	유기 발광 다이오드 (organic light-emitting diodes, OLEDs)는 빠른 응답 속도, 넓은 시야각을 가지며, 박막 형으로 제조가 가능하여 차세대 디스플레소자로서 관심을 받고 있다. 또한 조명 등에 응용될 것으로 기대되고 있다 [1,2].
	유기 발광 다이오드는 어떤 구조로 되어있는가?	최근 1족 원소 중 알칼리 금속 카보네이트 계열의 물질을 얇은 박막으로 삽입하여 효율 개선에 기여하는 것으로 보고되고 있다 [3-6]. OLED는 양(+)극으로 ITO (indium tin oxide)를 음(-)극으로 Al이나 Mg, Ag 같은 일함수가 낮은 금속을 사용하고 양(+)극과 음(-)극 사이에 유기물 층을 삽입한 구조로 되어있다 [7,8]. 발광은 양 (+)극과 음(-)극으로부터 정공과 전자가 발광층으로 주입되고 정공과 전자가 여기 상태를 거쳐 다시 재결합함으로서 발광된다 [1,9].

참고문헌 (12)

C. W. Tang and S. A. VanSlyke, Appl. Phys. Lett., 51, 913 (1987).

상세보기
D. H. Chung, S. K. Kim, J. W. Hong, J. U. Lee, and T. W. Kim, J. KIEEME, 16, 409 (2003).

원문보기 상세보기
P. C. Kao, J. H. Lin, J. Y. Wang, C. H. Yang, and S. H. Chen, Appl. Phys. Lett., 109, 094505 (2011).
J. H. Z. Xu and Y. Yang, Advanced Functional Materials, 17, 1966 (2003).
H. Arakawa and K. Sayama, Catalysis Surveys from Japan, 4, 75 (2000).
J. W. Park, J. T. Lim, J. S. Oh, S. H. Kim, P. P. Viet, M. S. Jhon, and G. Y. Yeom. Journal of Vacuum Science & Technology, A31, 031101 (2013).
V. Savvate’ev, J. Friedl, and L. Zou, Appl. Phys. Lett., 76, 2170 (2000).

상세보기
F. Ebisawa, T. Kurokawa, and S. Nara, Appl. Phys. Lett., 54, 3255 (1983).
S. R. Forrest, Nature, 428, 911 (2004).

상세보기
J. W. Hong, D. H. Oh, C. H. Kim, G. Y. Kim, and T. W. Kim, Journal of Ceramic Processing Research, 13, 193 (2010).
J. W. Hong, C. H. Kim, H. S. Han, Y. G. Kang, J. Y. Lee, and T. W. Kim. Appl. Phys. Lett., 60, 1611 (2012).
S. M. Shim, H. S. Han, Y. G. Kang, W. J. Kim, and J. W. Hong, J. KIEEME, 24, 750 (2011).

원문보기 상세보기

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

정공주입층재료 Teflon-AF와 전자주입층재료 Li2CO3의 층수 변화에 따른 유기발광다이오드의 전기·광학적 특성
Electrical and Optical Properties of OLEDs Depending on the Layer Change of HIL Teflon-AF and EIL Li2CO3 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

질의응답

참고문헌 (12)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

정공주입층재료 Teflon-AF와 전자주입층재료 Li2CO3의 층수 변화에 따른 유기발광다이오드의 전기·광학적 특성 Electrical and Optical Properties of OLEDs Depending on the Layer Change of HIL Teflon-AF and EIL Li2CO3 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

질의응답

참고문헌 (12)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

강용길 (2) 홍진웅 (79)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

정공주입층재료 Teflon-AF와 전자주입층재료 Li2CO3의 층수 변화에 따른 유기발광다이오드의 전기·광학적 특성
Electrical and Optical Properties of OLEDs Depending on the Layer Change of HIL Teflon-AF and EIL Li2CO3 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper