Controlled P-type doping of the hole transport layer in organic light-emitting devices(OLEDs) = 유기 발광소자에서 정공 전달층의 조절된 p-type 도핑

국문 초록 (Abstract)

유기 발광소자의 특성은 전극에서 주입된 전하에 의해서 결정되며, 전자와 정공의 이동도(mobility)는 각 유기층의 특성에 따른다. 본 연구에서는 p-type 도핑을 이용하여 정공 전달층의 특성을 변화시켰으며, 이에 따른 소자의 특성을 관찰하였다.본 연구에서는 정공 전달층의 특성 조절을 세 가지 방법으로 접근하였다. 첫 번째는 정공의 전달을 향상시키는 방법으로 F4-TCNQ라는 강 억셉터(acceptor)를 이용하였다. 그 결과 7V의 전압을 가했을 경우 전류 밀도는 약 350% 증가하였지만, 정공의 증가로 인해 전자와의 불균형이 되면서 발광 효율은 약 50% 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 두 번째는 CuPc를 사용하여 trap site를 생성시켜 정공 전달의 특성을 조절하는 방법이다. 정공 전달층인 a-NPB의 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨이 5.52eV이고, CuPc의 HOMO 레벨이 5.2eV으로 trap site의 역할을 하게 된다. 그 결과 trap site가 정공의 이동을 저지하게 된다. 그에 따라 전류 밀도는 약 70% 정도 감소하였지만, 발광 효율은 약 11% 증가하는 것을 관찰하였다. 마지막으로 정공 전달층에 쌍극자 물질인 MgF2를 도핑하여 유기 분자 간의 속박 에너지를 줄여 정공 전달을 향상시키고, 그 영향으로 정공의 주입도 개선시키는 연구를 하였다. 그 결과 7V에서의 전류 밀도는 약 260%, 발광 효율은 13% 증가하였고, 구동 전압은 1.75V로 MgF2가 없는 경우보다 0.4V 감소하였다.이번 연구를 통하여 여러 가지 dopant를 이용하여 정공 전달층의 특성을 조절할 수 있음을 보일 수 있었다. 결과적으로 쌍극자 물질을 도핑한 경우가 소자의 특성이 여러 측면에서 가장 향상 된 것을 알 수 있었다. 더욱 정확한 특성을 알기 위해서는 도핑된 정공 전달층의 에너지 준위에 대한 연구가 수행 되어야 한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Organic light-emitting devices (OLEDs) have several advantages over the traditional display technologies of inorganic light emitting devices and liquid crystals displays (LCDs). But, there are still several problems need to be solved.In this thesis, we investigated the controlled doping of the hole transport layers and fabricated with the doped interlayer between anode and intrinsic hole transport layer and performed the current-voltage-luminance (I-V-L) curve measurement in the devices.If the layer doped with F4-TCNQ is inserted at device, we can reduce the turn-on voltage. The reference device (RD) turns on at 2.15V while the F4-TCNQ doped device turns on at 1.8V. And, we can reduce the over flow of hole carrier by inserting CuPc, the hole impeding material. It means that the hole-electron recombination efficiency is improved. The efficiency of the RD is 2.24cd/A and that of the CuPc doped device is 2.37cd/A at 100 mA/cm2. When we inserted the MgF2 doped layer, the luminance and power efficiency of device has been improved 13% for luminance and 24% for power. And, the turn-on voltage reduced. The RD turns on at 2.15V while the MgF2 doped device turns on at 1.75V. Moreover, the current density at 7V is 88.7mA/cm2 for the MgF2 doped device and 30.51 mA/cm2 for the RD.As above, we can have controlled the electronic properties of the hole transport layers by doping and coevaporation of several materials.