유기나노박막의 전기특성과 전계발광에 관한 연구 = (A) Study on the electrical properties of organic nano thin films and electroluminescent
저자
발행사항
나주 : 東新大學校 大學院, 2005
학위논문사항
학위논문(박사)-- 동신대학교 대학원: 전기전자공학과 2005. 2
발행연도
2005
작성언어
한국어
주제어
KDC
561.8 판사항(4)
발행국(도시)
전라남도
형태사항
xvii, 150p. : 삽도 ; 26cm.
일반주기명
참고문헌: p. 129-138
소장기관
최근 들어 유기 단분자가 가지고 있는 기능을 전기·전자 디바이스화하려는 연구 테마가 초미의 관심이 되고 있다. 본 논문에서는 분자막의 배향 및 배열을 용이하게 할 수 있는 LB(Langmuir-Blodgett)법을 이용하여 유기나노 박막의 물성과 전기특성 및 전계발광효과에 대하여 연구하였다. 유기분자가 가지고 있는 기능성을 전자 소자에 활용하기 위하여 인지질계 유기단분자인 DLPC (L-α-Dilaurol phosphatidylcholine)와 DMPC(L-α-Dimyristroyl phosphatidylcholine), 지방산계 유기단분자인 Arachidic Acid, Steric Acid에 압력자격에 의한 표면압, 변위전류를 검출하여 유전완화현상에 대한 물성평가를 하였고, 누적을 위한 제막조건을 검출하여 제막하였으며 제작된 MIM(Metal-Insulator- Metal)소자에 전계를 인가시켜 전류를 측정하였다. 또한 기능성 광이성화 유기단분자인 Dendrimer, 8A5H(4-octyl-4'-(5- carboxyl-pentamethylemeoxy)azobenzene) 유기단분자 L(Langmuir)막과 LB(Langmuir-Blodgett)막에 광자격을 인가시켜 변위특성을 연구하였고, 유기 EL 소자를 제작하여 전계발광효과에 관하여 연구하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
첫째, 압력자격에 의하여 인지질, 지방산계 유기단분자막과 광이성 유기단분자막의 분자 점유면적당 변화되는 표면압, 변위전류, 쌍극자모멘트의 변이형태가 잘 일치함을 알 수 있었다.
둘째, 유기나노박막의 압축속도에 의한 유전완화시간을 결정하기 위하여 압축 속도 와 분자 면적 사이의 선형관계로부터 점성계수 를 구할 수 있었는데, DLPC가 1.89×10-19[Js]이고, DMPC는 0.722×10-19[Js]이다. 구해진 점성계수에 의해 인지질 단분자의 유전 완화시간을 결정할 수 있었으며 인지질 단분자의 유전완화시간은 분자 영역에 의존함을 알 수 있었다. 또한 유기나노박막의 절연특성을 관찰하기 위하여 제막조건에 의해 제작된 MIM소자에 전압을 인가시 LB초박막의 누적층수가 증가할수록 저항이 증가한다는 것을 알 수 있었는데 이는 두께가 증가하여 전극간의 거리가 멀어질수록 더 높은 전계에서도 파괴되지 않는 절연특성이 나타남을 알 수 있었다.
셋째, 알킬체인에 의한 유기나노박막의 표면구조와 전기특성을 관측하고 전기전자소자로써 상용화 가능성을 알아보기 위하여 지방산계 단분자인 Arachidic Acid와 Stearic Acid의 상전이에 따른 표면구조와 다층막 형태의 표면구조를 AFM을 이용하여 이미지를 분석한 결과 표면압이 단분자막의 구조형성에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며, 각각 MIM소자로 제작하여 전기특성을 측정한 결과 LB막의 절연특성은 알킬체인의 길이에 비례함을 확인할 수 있었다. 또한 Array type으로 소자를 제작하였을 때 전기특성이 약 4배정도 증가함을 확인할 수 있었으며 전기전자소자로써 응용가능성을 제시하였다.
넷째, 광변환소자로서의 활용 가능성을 알아보기 위하여 기능성 유기단분자인 Dendrimer에 365[nm]와 450[nm]의 광을 조사하였을 때 변위전류와 전하량, 표면압의 변이를 관측한 결과 광조사시 변위전류와 전하량이 발생하였으며, 발생되는 변위전류의 크기에 비례하여 표면압의 변화도 나타남을 알 수 있었고, 8A5H 유기단분자막에 압력자격의 경우 변위전류 형태는 positive방향으로 발생되어지나 광자격의 경우 positive와 negative의 양방향으로 발생되어짐을 알 수 있었으며, 제막된 유기박막에 광자격을 인가시켜 자격 전달에 따른 변위 전류를 검출 할 수 있었다.
다섯째, Alq3와 PBD를 이용하여 유기 EL 소자를 제작하고 전기적 특성을 측정한 결과 전류와 휘도는 전계의 크기에 의존함을 알 수 있었고, 발광층의 두께가 두꺼워질수록 구동전압이 증가함을 알 수 있었다.
본 연구의 결과는 유기나노박막의 전기전자소자로써 상용화 가능성을 제시하였고, LB법을 이용한 디바이스 제작에 최적조건을 얻기 위한 연구와 광 변환소자 등의 응용에 활용될 수 있을 것으로 기대되며, 유기 EL소자 제작과 효율 향상에 크게 기여할 수 있을 것으
In this paper, evaluation of physical properties was made for dielectric relaxation phenomena by the detection of the surface pressures and displacements current on the monolayer films of phospolipid monomolecular DLPC, DMPC and fatty acid monomolecular Arachidic Acid, Stearic Acid using compressing velocity. LB(Langmuir-Blodgett) thin films were manufacture by detecting deposition for the accumulation and the current was measured after the electric bias was applied across the manufactured MIM device. Also, Functional photoisometrization organic molecular the photo-stimulus to organic monomolecular L films and LB films of Dendrimer and 8A5H were performed. In addition, a study on the Electroluminescent of manufacture Organic EL device.
As a result, the changed surface pressure, displacement current and the transition forms of dipole moment of phospolipid monomolecular and 8A5H monomolecular film in area per molecular by pressure stimulus were conformed well.
It was known that the monolayers by linear relationship for decision of dielectric relaxation time between compressure speed and molecule area . By according to the linear relationship relation get that frictional constant , therefore DLPC was 1.89×10-19[Js] and DMPC was 0.722×10-19[Js]. It is found that the phospolipid monolayer of dielectric relaxation takes a little time and depend on the molecular area.
When electric bias is applied across the manufactured MIM device by the deposition condition of phospolipid monomolecular, it is found that be characteristic of insulation generated it wasn't breakdown when the higher electric field to impress by increase of deposition layers.
The physicochemical properties of the fatty acid monomolecular Arachidic Acid, Stearic Acid films surface structure has been studied by AFM. We give pressure stimulation into organic thin films and then manufacture a device under the accumulation condition that the state surface pressure is gas state, liquid state, solid state. Formation that prevent when gas phase state and liquid phase state measure but could know organic matter that molecules form equal and stable film when molecules were not distributed evenly, and accumulated in solid state only.
The Dendrimer organic monolayer in case of Shows the current generated from AZ-G4 molecules during the compression with a constant barrier velocity in the area per molecule. Also, when do photoirradiation, surface pressure changed, and with size of happened displacement current 365nm could know than 450nm that surface pressure change shows more greatly.
The 8A5H organic monolayer in case of pressure stimulus occurred that positive course but in case of the photo-stimulus compared positive and negative. It is assumed that generation forms of displacement current were measured when photo-stimulus for impression.
We fabricated Organic EL device using Alq3, PBD as emitting material. Current and luminance can see that express similar relativity in voltage and could know that luminance is expressing current relativity.
In this paper, used the LB method on the manufacture of molecule devices using organic materials will be progressive widely, and to be used for the application of bio-devices and photo-conversion devices.
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