[논문]발광층 내의 스페이서가 인광 OLED의 효율 및 발광 특성에 미치는 영향

서유석; 문대규

doi:10.4313/jkem.2014.27.6.377

발광층 내의 스페이서가 인광 OLED의 효율 및 발광 특성에 미치는 영향
Effects of Spacer Inserted Inside the Emission Layer on the Efficiency and Emission Characteristics of Phosphorescent Organic Light-emitting Diodes 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.27 no.6, 2014년, pp.377 - 382

서유석 (순천향대학교 신소재공학과) , 문대규 (순천향대학교 신소재공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

We have investigated the effects of spacer layer inserted between blue and red doped emission layers on the emission and efficiency characteristics of phosphorescent OLEDs. N,N'-di-carbazolyl-3,5-benzene (mCP) was used as a host layer. Iridium(III)bis[(4,6-di-fluorophenyl)- pyridinato-N,$C^2$']picolinate (FIrpic) and tris(1-phenyl-isoquinolinato-$C^2$,N)iridium(III) [Ir(piq)3] were used as blue and red dopants, respectively. The emission layer structure was mCP (1-x) nm/mCP:$Ir(piq)_3$ (5 nm, 10%)/mCP (x nm)/mCP:FIrpic (5 nm, 10%). The thickness of mCP spacer layer was varied from 0 to 15 nm. The emission from $Ir(piq)_3$ and the efficiency of the device were dominated by energy transfer from mCP host and FIrpic molecules, and by diffusion of mCP host triplet excitons.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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

제안 방법

%였다. FIrpic 도핑층과 Ir(piq)₃ 도핑층 사이에 두께 x nm의 mCP 스페이서 층을 삽입하였으며, 20-x nm의 도핑하지 않은 mCP 층을 NPB와 Ir(piq)₃ 도핑층 사이에 놓아 발광층의 두께를 30 nm로 유지시켰다. 발광층을 형성한 후 정공저지층 (hole blocking layer)으로 10 nm 두께의 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthro-line (BCP)를 증착하고 전자수송층 (electron transport layer)으로 20 nm 두께의 tris - (8-hydroxy quinolinato) aluminum(III) (Alq₃)를 형성하였다.
5)/Al (100 nm)이었다. FIrpic 도핑층과 rubrene 도핑층 사이에 놓인 mCP 스페이서의 두께를 5, 10, 15 nm로 변화시켰으며, EL 스펙트럼은 100 cd/m²의 휘도에서 측정하였다. 그림에서 보는 바와 같이 560 nm에서 EL 피크를 볼 수 있으며 이는 형광 도판트인 rubrene의 단일항 여기자에 의한 발광 피크이다 [17].
ITO 패턴을 acetone, methanol, deionized water를 이용하여 세정한 후 10 W에서 3분 동안 산소 플라즈마 처리를 하여 ITO 표면을 세정하였다. ITO 패턴을 세정한 후 진공 증착을 이용하여 유기 박막 및 음극을 증착하였다.
ITO 패턴을 acetone, methanol, deionized water를 이용하여 세정한 후 10 W에서 3분 동안 산소 플라즈마 처리를 하여 ITO 표면을 세정하였다. ITO 패턴을 세정한 후 진공 증착을 이용하여 유기 박막 및 음극을 증착하였다. 정공주입층 (hole injection layer)으로 15 nm 두께의 4,4’,4”-tris(2-naphthylphenylamino)triphenylamine (2TNATA)를 증착한 후, 정공수송층 (hole transport layer)으로 40 nm 두께의 4,4’-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl (NPB)를 증착하였다.
]를 호스트 재료인 N,N'-di-carbazolyl-3,5-benzene (mCP)에 도핑하였다. Ir(piq)₃가 도핑된 발광층과 FIrpic이 도핑된 발광층 사이에 도핑되지 않은 mCP 스페이서 층을 삽입함에 의해 호스트와 도판트, 적색 도판트와 청색 도판트 간의 에너지 전달 특성 특성을 조사하였다. 또한 mCP 스페이서 층의 두께를 변화시킴에 의해, mCP 스페이서가 발광 스펙트럼과 효율 특성에 미치는 영향을 조사하였다.
도핑층과 FIrpic 도핑층 사이에 x nm 두께의 mCP 스페이서를 놓았다. mCP 스페이서의 두께는 0 nm에서 15 nm까지 변화시켰으며, EL 스펙트럼은 100 cd/m² 의 휘도에서 측정하였다. 그림에서 보는 바와 같이 470 nm, 500 nm와 625 nm에서의 EL 피크를 볼 수 있다.
mCP 호스트 층의 두께를 30 nm로 고정시키고, Ir(piq)₃ 도핑층과 FIrpic 도핑층 사이에 x nm 두께의 mCP 스페이서를 놓았다. mCP 스페이서의 두께는 0 nm에서 15 nm까지 변화시켰으며, EL 스펙트럼은 100 cd/m² 의 휘도에서 측정하였다.
Ir(piq)₃가 도핑된 발광층과 FIrpic이 도핑된 발광층 사이에 도핑되지 않은 mCP 스페이서 층을 삽입함에 의해 호스트와 도판트, 적색 도판트와 청색 도판트 간의 에너지 전달 특성 특성을 조사하였다. 또한 mCP 스페이서 층의 두께를 변화시킴에 의해, mCP 스페이서가 발광 스펙트럼과 효율 특성에 미치는 영향을 조사하였다.
FIrpic 도핑층과 Ir(piq)₃ 도핑층 사이에 두께 x nm의 mCP 스페이서 층을 삽입하였으며, 20-x nm의 도핑하지 않은 mCP 층을 NPB와 Ir(piq)₃ 도핑층 사이에 놓아 발광층의 두께를 30 nm로 유지시켰다. 발광층을 형성한 후 정공저지층 (hole blocking layer)으로 10 nm 두께의 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthro-line (BCP)를 증착하고 전자수송층 (electron transport layer)으로 20 nm 두께의 tris - (8-hydroxy quinolinato) aluminum(III) (Alq₃)를 형성하였다. 유기박막을 증착한 후 0.
(5 nm, 10%)/mCP (x nm)/ mCP:FIrpic (5 nm, 10%)의 구조가 되도록 형성하였다. 발광층의 두께는 30 nm로 고정시켰으며, 적색 인광 발광 재료인 Ir(piq)₃와 청색 인광 발광 재료인 FIrpic을 mCP 호스트에 각각 5 nm씩 도핑하였다. 도핑 농도는 10 wt.
본 연구에서는 청색 인광 발광층인 FIrpic 도핑층과 적색 인광 발광층인 Ir(piq)₃ 도핑층 사이에 mCP 스페이서를 삽입하고, mCP 스페이서의 두께를 0, 3, 5, 10, 15 nm로 변화시키며 발광 특성과 효율 특성을 조사하였다. mCP 스페이서의 두께가 0, 3 nm일 경우 mCP 호스트와 FIrpic으로부터 삼중항 에너지 준위가 낮은 Ir(piq)₃ 로 에너지 전달이 일어남에 의해 적색 발광이 강하게 나타났으며, 3.
이었다. 사진식각 (photolithography) 공정을 이용하여 OLED의 양극 ITO 패턴을 형성하였다.
5 nm의 LiF 및 100 nm의 Al을 순차적으로 진공 증착하여 OLED를 완성하였다. 유기물과 금속 음극을 증착하기 위한 진공도는 약 10^-6 Torr이었으며, 유기물 층과 금속 음극의 증착 속도는 각각 0.1 및 1 nm/s로 유지시켰다. 제작된 OLED는 전류밀도-전압-휘도, 효율 특성 측정을 위해 Keithley 2400 소스/미터와 포토다이오드를 이용하였으며, electroluminescence (EL) 스펙트럼 및 색좌표 측정을 위해 CS1000 spectroradiometer를 이용하였다.
이 경우 Ir(piq)₃로부터의 발광은 BCP와의 계면에서 형성된 단일항과 삼중항 여기자의 확산에 의해 일어날 수 있으며 단일항 여기자의 확산 거리보다 삼중항 여기자의 확산 거리가 길기 때문에 [15,16], Ir(piq)₃에서의 발광은 주로 삼중항 여기자의 확산에 의한 것으로 판단된다. 이를 확인하기 위하여 적색 인광 도판트인 Ir(piq)₃를 형광 도판트인 rubrene으로 대체하여 EL 특성을 조사하였다.
정공주입층 (hole injection layer)으로 15 nm 두께의 4,4’,4”-tris(2-naphthylphenylamino)triphenylamine (2TNATA)를 증착한 후, 정공수송층 (hole transport layer)으로 40 nm 두께의 4,4’-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl (NPB)를 증착하였다.
1 및 1 nm/s로 유지시켰다. 제작된 OLED는 전류밀도-전압-휘도, 효율 특성 측정을 위해 Keithley 2400 소스/미터와 포토다이오드를 이용하였으며, electroluminescence (EL) 스펙트럼 및 색좌표 측정을 위해 CS1000 spectroradiometer를 이용하였다.

대상 데이터

OLED의 제작을 위하여 150 nm 두께의 ITO (indium-tin-oxide)가 코팅된 유리 기판을 이용하였다. ITO의 면저항 (sheet resistance)은 약 10 ohm/sq.
본 논문에서는 청색 인광 발광 재료인 iridium(III) bis[(4,6-di-fluorophenyl)-pyridinato-N,C2']picolinate (FIrpic)과 적색 인광 발광 재료인 tris(1-phenylisoquinolinato-C2,N)iridium(III) [Ir(piq)3]를 호스트 재료인 N,N'-di-carbazolyl-3,5-benzene (mCP)에 도핑하였다.
그림 4에 rubrene을 도판트로 사용하고 FIrpic 도핑층과 rubrene 도핑층 사이에 놓인 mCP 스페이서의 두께를 변화시키며 제작한 OLED의 EL 스펙트럼을 나타내었다. 소자 구조는 ITO/2TNATA (15 nm)/ NPB (40 nm)/mCP (20-x)/mCP:rubrene (5 nm, 10%)/mCP (x nm)/mCP:FIrpic (5 nm, 10%)/BCP (10 nm)/LiF (0.5)/Al (100 nm)이었다. FIrpic 도핑층과 rubrene 도핑층 사이에 놓인 mCP 스페이서의 두께를 5, 10, 15 nm로 변화시켰으며, EL 스펙트럼은 100 cd/m²의 휘도에서 측정하였다.
그림 2에 mCP 스페이서 층의 두께를 달리하여 제작한 인광 OLED의 EL 스펙트럼을 나타내었다. 소자 구조는 ITO/2TNATA (15 nm)/NPB (40 nm)/mCP (20-x)/mCP:Ir(piq)₃ (5 nm, 10%)/mCP (x nm)/mCP:FIrpic (5 nm, 10%)/BCP (10 nm)/LiF (0.5 nm)/Al (100 nm)이었다.
그림 2에 mCP 스페이서 층의 두께를 달리하여 제작한 인광 OLED의 EL 스펙트럼을 나타내었다. 소자 구조는 ITO/2TNATA (15 nm)/NPB (40 nm)/mCP (20-x)/mCP:Ir(piq)₃ (5 nm, 10%)/mCP (x nm)/mCP:FIrpic (5 nm, 10%)/BCP (10 nm)/LiF (0.5 nm)/Al (100 nm)이었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	OLED란 무엇인가?	OLED (organic light-emitting diode)는 양극과 음극 사이에 놓여 있는 유기박막에서 정공과 전자가 재결합함에 의해 빛을 발광하는 소자로서, 1987년 C. W.
	인광 OLED가 각광 받는 이유는 무엇인가?	Tang에 의해 응답 특성이 우수하며 시야각이 넓고 효율과 수명이 대폭 향상된 녹색 OLED가 보고된 이후로 많은 연구가 진행되고 있다 [1]. 특히 인광 OLED는 정공과 전자의 재결합에 의해 생성된 단일항 (singlet) 여기자 (exciton)와 삼중항 (triplet) 여기자를 모두 발광에 이용할 수 있어 높은 양자효율을 얻을 수 있기 때문에 각광 받고 있다 [2]. 인광 발광 재료로 Ir을 함유하고 있는 화합물이 주로 사용되고 있으며, 고효율의 인광 OLED를 얻기 위해 호스트에 도핑하는 구조가 주로 이용되고 있다 [3].
	본 연구에서 mCP 스페이서의 두께에 따른 발광 특성과 효율 특성을 조사한 결과는 어떻게 되는가?	본 연구에서는 청색 인광 발광층인 FIrpic 도핑층과 적색 인광 발광층인 Ir(piq)3 도핑층 사이에 mCP 스페이서를 삽입하고, mCP 스페이서의 두께를 0, 3, 5, 10, 15 nm로 변화시키며 발광 특성과 효율 특성을 조사하였다. mCP 스페이서의 두께가 0, 3 nm일 경우 mCP 호스트와 FIrpic으로부터 삼중항 에너지 준위가 낮은 Ir(piq)3 로 에너지 전달이 일어남에 의해 적색 발광이 강하게 나타났으며, 3.2∼3.8 cd/A의 낮은 전류효율을 나타내었다. mCP 스페이서의 두께가 5 nm 이상이 되면 삼중항 에너지 준위가 높은 mCP 스페이 서가 FIrpic으로부터 Ir(piq)3 로의 에너지 전달을 막아 Ir(piq)3 에서의 발광은 mCP 호스트로부터 삼중항 여기자 확산에 의해 일어나며 13.4∼13.7 cd/A의 최대 전류 효율을 나타내었다.

참고문헌 (17)

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

상세보기
M. A. Baldo, D. F. O'Brien, Y. You, A. Shoustikov, S. Sibley, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, Nature, 395, 151 (1998).

상세보기
M. A. Baldo, S. Lamansky, P. E. Burrows, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett., 75, 4 (1999).

상세보기
M. A. Baldo and S. R. Forrest, Phys. Rev. B, 62, 10985 (2000).
Y. S. Seo and D. G. Moon, J. Phys. D: Appl. Phys., 63, 305101 (2010).
R. J. Holmes, B. W. D'Andrade, S. R. Forrest, X. Ren, J. Li, and M. E. Thompson, Appl. Phys. Lett., 38, 3818 (2003).
B. W. D'Andrade, R. J. Holmes, and S. R. Forrest, Adv. Mater., 16, 624 (2004).

상세보기
V. Maiorano, E. Perrone, S. Carallo, A. Biasco, P. P. Pompa, R. Cingolani, A. Croce, R. I. R. Blyth, and J. Thompson, Synth. Met., 151, 147 (2005).

상세보기
T. Tsuzuki and S. Tokito, Adv. Mater., 19, 276 (2007).

상세보기
J. Lee, J. I. Lee, K. I Song, S. J. Lee, and H. Y. Chu, Appl. Phys. Lett., 92, 133304 (2008).

상세보기
D. F. O'Brien, M. A. Baldo, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett., 74, 442 (1999).

상세보기
R. J. Holmes, S. R. Forrest, Y. J. Tung, R. C. Kwong, J. J. Brown, S. Garon, and M. E. Thompson, Appl. Phys. Lett., 82, 2422 (2003).

상세보기
C. Adachi, R. C. Kwong, P. Djurovich, V. Adamovich, M. A. Baldo, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett., 79, 2082 (2001).

상세보기
R. S. Desphande, V. Bulovic, and S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett., 75, 888 (1999).

상세보기
C. W. Tang, S. A. VanSlyke, and C. H. Chen, Appl. Phys. Lett., 65, 3610 (1989).
M. A. Baldo, D. F. O'Brien, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, Phys. Rev. B, 60, 14422 (1999).

상세보기
G. Cheng, Y. Zhao, S. Liu, F. He, H. Zhang, and Y. Ma, Appl. Phys. Lett., 84, 4457 (2004).

상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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