인광유기발광 소자에서 삼중항 여기자의 확산 방지층의 효과에 대한 연구

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 유기발광다이오드 소자(OLED, Orgarnic Light-Emitting Diode)에 삼중항 여기자 확산 방지층(TEBL, Triplet Exciton Blocking Layer)을 도입하여 발광층(EML, Emitting Material Layer)에서 인접 층으로의 여기자 확산방지 여부를 조사하였다. 먼저 10nm 두께를 가지는 발광층에 4% 농도의 dopant를 doping 하여 여분의 여기자를 다수 발생하도록 유도한 뒤, 이를 정공 수송층(HTL, Hole Transport Layer)으로 확산하는 현상을 확인하였다. 다음으로 정공 수송층과 발광층 사이에 여기자 확산 방지층을 삽입하여 확산 가능한 여기자가 발광층 내부에 구속되는 것을 확인하였다.
본 실험에서 사용된 기본적인 유기발광소자는 Anode/HIL/HTL/TEBL/EML/HBL/ETL/EIL/Cathode 구조로 이루어져 있으며, Anode로는 ITO, HIL(정공 주입층, Hole Injection Layer)로는 HAT-CN. HTL로는 NPB, EML의 Host에는 CBP, Green dopant로 Ir(ppy)3를 사용했고, HBL(정공 차단층, hole Blocking Layer)로는 TPBi, ETL(전자 수송층, Electron Transport Layer)에는 Alq3, EIL(전자 주입층, Electron Injection Layer)로는 LiF를 사용했다. 마지막으로 Cathode로는 Al을 사용하였다. 확산 방지층으로는 TAPC(4,4’,4’’-tri(N
carbazolyl) triphenylamine)와 TPD(N,N′-Bis(3-methylphenyl)-N,N′diphenylbenzidine)을 사용하였으며, 각각 T1 level이 2.87eV, 2.34eV 로서 T1 level에 따른 확산차단 효과를 보고자 하였다. TEBL의 두께는 2nm~10nm까지 총 5단계로 나누어 두께에 대한 확산차단 효과의 차이를 연구하였다. TAPC는 CPB보다 0.27eV 낮은 T1 level을 가지며 차단 효과가 거의 없는 것을 볼 수 있었으며, 이로 인해 인접 층으로의 여기자 확산이 활발하게 일어남을 확인하였다.
반면, TPD는 CBP 대비 0.26eV 높은 T1 level을 가지며 2nm의 얇은 두께에서도 발광 Spectrum과 CIE 1931 color coordinates를 통해 확연한 차단 효과를 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 제2장 이론적 배경 3
• 2.1. 유기발광소자와 발광 메커니즘 3
• 2.1.1 유기발광소자의 개요 3
• 2.1.2 다층 유기발광소자 4
• 2.1.3 발광 메커니즘 4
• 2.1.4 Host-Dopant system 6
• 2.2 여기자와 에너지 전이 7
• 2.2.1 Förster 에너지 전이 9
• 2.2.2 Dexter 에어지 전이 9
• 2.2.3 계간 교차 11
• 2.3 여기자 확산방지와 관련 선행 연구 12
• 2.3.1 여기자 확산 방지층의 가능성에 대한 선행연구 12
• 2.3.2 CBP/mCP를 이용한 TEBL 선행연구 13
• 제3장 실험 방법 및 분석 16
• 3.1 유기발광 다이오드 제작 공정 16
• 3.1.1 전처리 공정 17
• 3.1.2 성막 공정 18
• 3.1.3 봉지 공정 22
• 3.1.4 특성 평가 23
• 제4장 실험 결과 및 분석 25
• 4.1 Ir(ppy)3의 최적농도 탐색 25
• 4.2. TAPC를 이용한 삼중항 여기자 확산 방지 30
• 4.3. TPD를 이용한 삼중항 여기자 확산 방지 36
• 제5장 결론 44
• 참고문헌 45
• Abstract 47