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유기/고분자 전기발광소자에 있어 계면조절에 의한 균형된 전하주입에 관한 연구
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 이석현 | - |
| dc.contributor.author | 이재경 | - |
| dc.date.accessioned | 2018-11-08T07:51:01Z | - |
| dc.date.available | 2018-11-08T07:51:01Z | - |
| dc.date.issued | 2008-02 | - |
| dc.identifier.other | 6015 | - |
| dc.identifier.uri | https://dspace.ajou.ac.kr/handle/2018.oak/7959 | - |
| dc.description | 학위논문(박사)----아주대학교 일반대학원 :분자과학기술학과,2008. 2 | - |
| dc.description.tableofcontents | 1. Introduction = 1 2. Device theory for organic light-emitting device = 4 2.1. Basic structure of OLED = 4 2.2. Physics of operation = 9 2.2.1. charge injection = 9 2.2.1.1. Thermionic emission = 11 2.2.1.2. Field emission = 11 2.2.2. Carrier transport = 13 2.2.2.1. Space-charge-limited conduction (SCLC) in perfect insulator = 15 2.2.2.2. SCLC with trap = 17 2.2.2.3. mono-energetic shallow trap = 18 2.2.2.4. Exponential trap distribution = 20 2.2.2.5. Some results from SCLC analysis = 20 2.2.2.6. Influence of electric field on charge mobility = 22 2.2.3. Recombination : electron-hole capture = 23 2.2.4. Exciton decay = 25 2.3. Photoemission spectroscopy = 27 2.3.1. Photoemission spectroscopy overview = 27 2.3.2. Photoemission process-three step model = 29 2.3.2.1. Optical transition = 29 2.3.2.2. Transport to surface = 29 2.3.2.3. Transmission through the surface = 30 2.3.3. Photoemission of organic solids = 32 3. Experimental systems = 34 3.1. Photoemission spectroscopy = 34 3.1.1. Lens system = 34 3.1.2. Selector = 36 3.1.3. Detector & electronics = 38 3.2. Device fabrication = 39 3.2.1. Materials growing system = 39 3.2.2. Sample and mask preparation = 40 3.3. Device characterization methods = 41 3.3.1. In-situ UPS measurement = 41 3.3.2. XPS measurements = 43 3.3.3. Atomic force microscopy (AFM) = 45 3.3.4. L-I-V characterization = 45 3.3.5. Capacitance-voltage (C-V) characterization = 46 4. Characterizations of OLED = 47 4.1. Operation method = 47 4.2. Electric properties of Al/Alq₃/TPD/ITO device = 47 4.3. Single-layer devices = 53 4.4. Capacitance-voltage characteristics = 53 5. Dependence on work-function of metal = 68 6. Interface characterizations by UPS = 73 6.1. Alq₃/Au = 73 6.2. Alq₃/Al = 76 6.3. Energy level diagram of organic devices = 78 7. Mixing effects of metal and organic materials = 80 7.1. Mixing Effects = 80 7.2. UPS Measurement of Mixed Interfaces = 81 7.2.1. (Alq₃+Au)/Au = 81 7.2.2. (Alq₃+Al)/Al = 83 7.2.3. (Alq₃+Au)/Al = 84 7.2.4. (Alq₃+Mg)/Al = 85 7.2.5. Alq₃/(Alq₃+Au)/Au = 86 7.3. Device operation = 87 7.3.1. Gold cathode devices = 87 7.3.2. Al cathode devices = 90 7.3.3. Gd cathode devices = 92 7.4. Interpretation of the mixing effect = 93 7.4.1. XPS study of Alq₃/Au = 93 7.4.2. XPS study of (Au+Alq₃)/Au = 95 7.4.3. XPS study of (Al+Alq₃)/Au = 97 7.4.4. XPS study of (Alq₃+Mg)/Au = 99 7.4.5. Photoluminescence measurements = 101 7.4.6. AFM study of organic films = 103 8. Enhanced quantum efficiency in PLED = 104 8.1. Highly efficient multi-layer PLED = 104 8.2. Preparation for water soluble non-conjugated polymer and PLED structure = 106 8.3. Characteristics for PLED = 109 9. Conclusion = 113 Reference = 115 국문요약 = 120 | - |
| dc.language.iso | eng | - |
| dc.publisher | The Graduate School, Ajou University | - |
| dc.rights | 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다. | - |
| dc.title | 유기/고분자 전기발광소자에 있어 계면조절에 의한 균형된 전하주입에 관한 연구 | - |
| dc.title.alternative | Lee, Jae Gyoung | - |
| dc.type | Thesis | - |
| dc.contributor.affiliation | 아주대학교 일반대학원 | - |
| dc.contributor.alternativeName | Lee, Jae Gyoung | - |
| dc.contributor.department | 일반대학원 분자과학기술학과 | - |
| dc.date.awarded | 2008. 2 | - |
| dc.description.degree | Master | - |
| dc.identifier.localId | 566690 | - |
| dc.identifier.url | http://dcoll.ajou.ac.kr:9080/dcollection/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000000006015 | - |
| dc.subject.keyword | organic/polymeric light-emitting device | - |
| dc.description.alternativeAbstract | 유기/고분자 전기발광소자는 적어도, 양극/정공수송층, 정공수송층/발광층, 발광층/ 전자수송층 그리고 전자수송층/음극 등의 계면이 존재한다. 이러한 계면은 소자의 특성을 결정짓는 중요한 역할을 한다. 양극/정공수송층 계면에서는 정공주입 장벽 이 그리고 전자수송층/음극 계면에는 전자주입 장벽이 있을 뿐만 아니라, 계면의 상태에 따라 소자의 수명을 좌우하는 물리적, 화학적 반응이 발생한다. 이러한 장 벽은 소자의 작동 전압을 포함 특성에 직접적인 영향을 준다. 그리고 정공수송층/ 발광층 및 발광층/전자수송층 계면에서는 각각 전극에서 주입된 정공과 전자의 결 합률을 결정하는 전하 구속 장벽이 존재한다. 본 연구에서는 기본적인 유기/고분 자 전기발광소자 발광 메케니즘을 이해하고 전극물질의 변화 및 계면의 금속 혼 합층 그리고 고분자 다층막을 이용해서 정공억제 및 전자주입층에 대하여 조사하 였다. 실험시 사용한 유기물로써 전자수송층 및 발광층으로는 tris(8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq₃)를, 정공수송층으로는 N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methyl phenyl)-1,1'-biphenyl- 4,4'-diamine (TPD)를 사용하 여 유기 전기발광소자를 제작하였으며 전류 밀도-전압과 정전용량-전압 측정을 통 해서 소자의 전기적인 특성을 연구하였다. 음극으로 사용되는 금속들 중 Al, Gd 그리고 Al:Li 등을 이용해서 소자를 제작하여 그 특성을 조사한 결과 일함수의 크 기가 가장 낮은 Gd가 전류-전압 특성이 가장 양호함을 할 수 있었다. 이상의 결과 를 토대로 유기물과 서로 다른 금속들의 계면의 전자 구조를 분석하였다. 이온화 전위, HOMO의 위치 그리고 전자주입 문턱전위 등을 자외선 광여기 분광법을 이 -121- 용하여 직접 측정하였다. 또한 Alq₃와 금속을 혼합한 층과 음극 금속의 계면에 대 한 연구를 하였다. (Alq₃+Au)/Au와 (Alq₃+Al)/Al의 HOMO의 구속 에너지는 각각 2.14와 2.56 eV, 문턱 전위는 0.56와 0.13 eV로 측정되었다. 이 결과는 휘도-전류 밀도-구동전압 측정 결과와도 일치하는 것으로 경향을 나타내었다. 금속이 혼합된 Alq₃ 층에 대한 X-선 광여기 분광법 분석으로부터 문턱전위가 낮아지는 원인은 (Alq₃+Au)/Au와 (Alq₃+Al)/Al에 대해서 각각 다르다는 것을 알 수 있었다. 반응성이 낮은 금속이 혼합된 층의 경우 금속은 Alq₃ 분자와 반응을 하지 않았다. 따라서 이 층에서 전자구조가 변화된 것은 반응성 Anion의 형성이나 전하 운반 복합체의 형성으로는 설명할 수 없음을 알 수 있었다. 그러나 반응성이 강한 금속이 혼합된 Alq₃ 층의 경우 금속 원자는 Alq₃ 분자의 산소와 반응을 하였고 이 경우는 전하운 반 복합체가 형성 된다고 제안할 수 있다. 광발광 측정 결과 금속이 혼합된 Alq₃ 층의 휘도가 모든 금속에서 크게 작아지는 것을 알 수 있었다. 이상의 유기전기발 광소자의 특성 결과를 토대로 고분자전기발광소자도 계면조절이 미치는 결과를 얻을 수 있었다. 정공수송층으로 polyethylene dioxythiophene doped with polystyrenesulfonate (PEDOT : PSS), 발광층으로는 polyfluorene (PFO)를 사용하 였으며 정공억제 및 전자주입층으로 polyurethane (PU)을 사용하였다. 본 연구에 서 사용한 PU는 수용성 특징을 가짐으로써 발광층 상부에 용액상태에서 적층이 가능하였으며 여기에 이온화합물을 분산시킴으로써 계면조절 효과를 얻을 수 있 었다. 정공억제 및 전자주입층을 적용하지않은 경우 외부양자효율이 0.6 %인데 비하여 적용한 경우 1.7 %를 얻었다. 이는 정공억제 및 전자주입층을 적용함으로 써 전자와 정공주입의 균형을 얻을 수 있었고 이 결과 PFO/PU 계면에 정공을 축 적함과 동시에 전자주입을 증가시켜 전자와 정공의 결합률을 증가시키는 결과를 얻을 수 있었다. | - |
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- Graduate School of Ajou University > Department of Molecular Science and Technology > 3. Theses(Master)
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