• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.396.1-396.1
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• 2014

백색 유기발광소자는 빠른 응답속도, 높은 색재현율 및 높은 색안정성의 특성으로 차세대 친환경 백색 광원으로 많은 주목을 받고 있다. 유기발광소자와 양자점을 혼합하여 사용한 백색 유기발광소자는 양자점의 높은 색순도와 고효율의 장점을 가지고 있기 때문에 연구가 활발하게 진행되고 있다. 녹색 및 적색 양자점을 색변환층으로 이용한 백색 유기발광소자는 두 양자점의 혼합 비율에 따라 연색성 및 색안정성이 변화하기 때문에 이에 관련 된 연구가 필요하다. 본 연구에서는 높은 색안정성을 가지는 백색 유기발광소자를 제작하기 위해 청색 유기발광소자 위에 용액 공정으로 녹색 및 적색 빛을 방출하는 CdSe/ZnS 양자점을 포함하는 색변환층을 도포했다. 녹색 및 적색 양자점은 250 nm부터 500 nm의 넓은 광 흡수대역을 가지고 있기 때문에 465 nm의 청색 발광소자의 빛을 흡수하여 각각 적색과 녹색 발광을 할 수 있다. 녹색 및 적색 양자점의 혼합 비율에 따른 광발광 스펙트럼 측정 결과를 통해 녹색 및 적색 양자점의 최적 혼합 비율이 7:3임을 확인하였다. 최적의 혼합 비율을 사용하여 제작 된 백색 유기발광소자의 전기적 및 광학적 특성을 전류-전압 측정과 전계발광 측정으로 비교 분석하였다. 9 V에서 14 V로 전압이 변화하는 동안 백색 유기발광소자의 색좌표의 변화는 (0.35, 0.33)에서 (0.35, 0.32)로 높은 색안정성을 나타냈다. 본 연구 결과는 유기발광소자와 양자점을 혼합하여 사용한 백색 유기발광소자의 높은 색안정성에 대한 기초자료로 활용할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.274-274
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• 2011

백색 유기발광소자는 일반적으로 적색, 청색 및 녹색의 삼원색을 혼합하여 제작하거나 청색 유기발광소자의 빛을 일부 변환시켜 적색 혹은 녹색을 발생하여 백색을 발광하는 구조를 가진다. 백색을 구현하기 위한 삼원색 조합법은 소자의 구조가 복잡하고 제조단가가 상승하며 제작 된 백색 유기 발광 소자내의 발광 영역을 담당하는 물질의 빠른 열화 때문에 발광 스펙드럼에 변화가 생길 수 있다. 본 연구에서 제안하는 색변환 방법은 최적화된 청색 유기발광소자에서 발광된 빛을 색변환 무기물 형광체 층에 의해 재흡수하고 재발광하는 과정에 의해 빛이 발생되기 때문에 색변환 무기물 형광체 층을 사용한 유기발광소자는 구조가 단순하며 무기물 형광체가 외부노출에 안정하기 때문에 상대적으로 안정된 동작이 가능하다. 청색 유기 발광 소자의 효율이나 휘도를 개선하면 소자의 성능이 향상될 수 있는 구조적 장점이 있다. 그러나 기존에 일반적으로 제조하던 방법인 고상반응법에 의한 형광체입자의 크기는 ${\mu}m$ 이상이며 형태도 불규칙한 단점이 있다. 본 연구에서는 졸겔방법으로 녹색 무기물 형광체 $Zn_2SiO_4:Mn$를 제작하였고 청색 형광 유기 발광 소자에 적용하였다. X-선 회절측정 결과는 형성된 녹색 무기물 형광체내의 Zn 이온이 도핑된 Mn 이온에 대체되었음을 보여주었다. 제작된 진청색 형광 OLED의 전계발광 스펙트럼은 461nm에서 발광 스펙트럼을 나태내고 녹색 무기물 형광체는 470 nm에서 여기되어 Mn 이온의 $^4T_1-^6A_1$ 전이에 의하여 526 nm에서 발광을 한다. 이 과정에서 색변환층의 두께가 0.3 mm 이상일 때 461 nm의 발광스펙트럼의 세기가 급격히 줄어들었다. 이 결과는 제작된 녹색 무기물 형광체를 진청색 유기발광소자와 결합하고 색변환층의 두께를 변화하여 제작된 유기발광소자의 발광색을 조절할 수 있음을 보여주었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.504-504
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• 2013

유기발광소자는 차세대 디스플레이로 각광받으며 모바일 디스플레이에 이어 대형 디스플레이의 상용화 단계에 이르고 있다. 유기발광소자의 효율을 높이기 위해서는 여러 가지 구조에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만 유기물 내에서는 정공 이동도가 전자 이동도보다 빠르기 때문에 유기발광소자의 발광층에서 전자와 정공이 효율적으로 균형을 이루기 위하여 전자 주입효율 증진에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 녹색 유기발광소자의 전자 주입 효율을 향상 하여 소자의 발광 효율을 증진하는 발광효율 향상 메커니즘을 규명하였다. Cesium nitrate(CsNO3)와 lithium quinolate (Liq)를 다층 전자주입층으로 사용한 녹색 유기발광소자는 indiumtin-oxide 양극전극 위에 진공 증착 방법을 사용하여 유기발광소자를 제작하였다. 정공수송층으로 N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine (NPB), 발광층으로 tris (8-hydroxyquinoline) (Alq3), 전자수송층으로 Alq3와 4,7-diphenyl-l-10-phenanthroline (BPhen), 전자주입층으로 CsNO3/Liq와 Liq, Al을 음극 전극으로 각각 사용하였다. CsNO3/Liq와 Liq를 전자주입층과 Alq3와 BPhen 전자 수송층으로 각각 사용한 녹색 유기발광소자의 전자 주입 성능을 비교 하여 발광 효율 향상 메커니즘을 규명하였다. CsNO3/Liq 전자주입층을 사용한 유기발광소자가 Liq 전자주입층을 사용한 유기발광소자보다 전극으로부터 전자 주입효율이 향상됨을 알 수 있었다. 전자주입효율 향상으로 발광층의 전자와 정공의 재결합을 증가하여 녹색 유기발광소자의 효율이 증진되었고 구동전압이 낮아졌다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.316-316
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• 2011

유기발광소자는 빠른 응답속도, 고휘도 및 면발광의 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이와 조명시장에서 주목을 받고 있다. 그 중 백색유기발광소자는 차세대 조명과 디스플레이의 백라이트로서 많은 연구가 진행되고 있으며, 다른 디스플레이에 비해서 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 백색유기발광소자의 경우 복잡한 구조에 의한 공정비용의 증가, 낮은 효율 및 색안정성과 같은 문제점이 있다. 본 연구에서는 청색 인광 물질을 사용하여 고효율의 청색 유기발광소자를 제작하였으며, 졸-겔 방법으로 제작된 Mn 도핑된 $Zn_2SiO_4$ 녹색 무기물 형광체와 Mn 도핑된 $CaAl_{12}O_{19}$ 적색 무기물 형광체를 제작된 청색 유기발광소자에 도포하여 백색 발광소자를 제작하였다. Mn 도핑된 $Zn_2SiO_4$와 Mn 도핑된 $CaAl_{12}O_{19}$ 무기물 형광체층은 청색 유기발광소자에서 발생하는 빛을 흡수하여 적색과 녹색의 빛으로 변환하기 때문에 백색 구현에 필요한 청색, 녹색, 적색의 빛을 모두 얻을 수 있다. 녹색과 적색의 무기물 형광체의 두께와 결정크기에 따른 광학적 특성 변화를 조사하여 최적의 백색 발광소자를 제작하였다. 주사전자현미경을 통해 무기물 형광체의 결정크기를 조사하였으며, 전압-휘도 특성으로 광학적 특성을 조사한 결과 제작한 백색 발광소자의 색좌표가 순백색에 가까운 값을 나타내었다. 색변환층으로 사용한 무기물 형광체의 구조적 및 광학적 성질에 대한 결과를 바탕으로 백색 유기발광소자의 발광메커니즘을 설명하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.311-311
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• 2014

III-N계 물질로 이루어진 GaN 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 적외선부터 가시광선 및 자외선까지를 포함한 폭 넓은 발광파장 조절이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 하지만, GaN기반의 발광 다이오드는 많은 연구기관들의 오랜 연구에도 불구하고 고출력을 내는데 있어 여전히 많은 문제들이 존재한다. 그 중, 주입전류 증가에 따른 효율감소 현상은 출력을 저해하는 대표적인 요소로 알려져 있는데, 이전의 연구 결과에서 알려진 효율감소 현상의 원인으로 결정결함에 의한 누설전류, Auger 재결합, 이송자 넘침 현상 그리고 p-n접합부의 온도 상승 등의 현상이 알려져 있다 [1-2]. 하지만 여전히 주입 전류 증가에 따른 효율 감소 현상의 원인에 대해 명확한 해답은 없으며 아직도 많은 논의가 이루어 지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 GaN기반의 청색 및 녹색 LD와 LED소자를 이용하여 주입전류 밀도의 변화에 따른 자발 발광 영역에서의 효율감소 현상의 원인을 규명하고 한다. 유기금속화학증착법(MOCVD)를 이용하여 c면 사파이어 위에 서로 다른 발광파장을 가지는 InGaN/GaN 다중양자우물구조의 질화물계 LED와 LD 박막을 제작하였으며 성장 구조에 의한 특성으로 인해 발생하는 효율 저하 현상을 방지하고자 InGaN/GaN으로 이루어진 다중양자우물층의 조성만 제어하여 청색과 녹색으로 발광하도록 하였다. 청색 및 녹색 LD 웨이퍼들을 이용하여 주입전류 증가에 따른 발광특성을 조사하기 위해 LD와 LED는 표준 팹 공정에 의해 제작되었다. 전계 발광 측정을 위해 상온에서 직류 전류를 주입하여 GaN계 청색 및 녹색 LED와 LD에 각 5 mA/cm2에서 50 mA/cm2까지 전류밀도를 증가시킴에 따라 LD 및 LED칩 형태에 상관없이 청색 LD와 LED의 파장은 약 465nm에서 약 458nm로 감소하였고 녹색 LD와 LED의 파장은 약 521nm에서 약 511~513 nm까지 단파장화가 발생했다. 이는 동일한 웨이퍼에 동일한 전류 밀도를 주입하였기 때문에 발생하는 것으로 판단된다. 그러나, 청색 LED의 효율은 50 mA/cm2에서 약 70%정도로 감소하고 반면 녹색 LED의 경우 동일한 전류밀도 하에 약 52%정도로 감소하였지만, 청색과 녹색 LD의 경우 동일한 전류 밀도의 범위 내에서 더욱 낮은 효율저하 현상을 나타내었다. 또한, 접합 온도를 측정한 바 청색소자가 녹색 소자에 비하여 낮은 접합 온도를 나타낼 뿐아니라, 청색 및 녹색 LD의 경우 LED 보다 낮은 접합 온도를 나타내고 있었다. 이는 InGaN 활성층의 In 조성이 증가할수록 비발광 센터에 의한 접합온도 상승 뿐 아니라, LD ridge 구조에서 더 많은 열이 방출되어 접합 온도가 감소될 수 있는 것으로 판단된다. 우리는 동일한 웨이퍼에 LED와 LD를 제작하였고, 동일한 전류 주입밀도를 인가하였기 때문에 LD와 LED의 효율 감소 현상의 차이는 이송자 넘침 현상, 결정 결함, 오제 재결합 등이 원인보다 활성층의 접합 온도 상승이 가장 큰 영향이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.396.2-396.2
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• 2014

백색 유기발광소자는 전색 디스플레이, 조명으로서의 잠재적인 특성으로 차세대 디스플레이 소자 기술로 많은 주목을 받고 있다. 백색 유기발광소자는 주로 R-G-B 영역의 다양한 발광층을 적층하여 제작한다. 하지만 여러 발광층을 적층해야하기 때문에 제작할 때 공정 과정이 복잡해지고, 높은 생산단가를 가지게 된다. 이런 문제를 해결하기 위해 형광체를 이용한 백색 유기발광소자의 연구가 진행되고 있지만, 아직 색순도와 색좌표에 대한 많은 연구가 미흡한 상태이다. 본 연구에서는 무기물 형광체를 활용하여 백색 유기발광소자의 전기적 특성과 광학적 특성을 관찰하였고, 광원으로 사용된 청색 유기발광소자에 녹색과 적색의 무기물 형광체를 결합하는 방법으로 백색 유기발광소자를 제작하였다. 광원으로 사용한 청색 유기발광 소자는 투명전극으로 ITO를 사용하였고, 정공 수송층으로 N,N'-bis-(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine, 발광층으로 4,4-bis(2,2-diphenylethen-1-yl)biphenyl, 정공 저지 층과 전자 수송 층은 각각 bathocuproine 과 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline 을 사용 하였다. 전자 주입 층으로는 lithium quinolate를 사용하였으며 음극으로는 Al을 사용하였다. 색 변환 층으로 사용된 유기물 형광체는 sol-gel 방법으로 제작된 녹색 형광체 Y3Al5O12:Ce, 적색 형광체 Ca2AiO19:Mn 을 사용하였다. Sol-gel 방법으로 제작된 형광체는 X선 회절 분석기를 통해 JCPDS cards를 확인하였고, 형광체의 녹색과 적색의 혼합비율에 따른 색좌표를 확인하여 백색 유기발광소자를 제작 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.424-424
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• 2010

유기발광소자는 전류구동소자로서 소자를 대형화할 때 소모 전력이 급격히 증가하여 다른 디스플레이 제품에 비해 더욱 더 높은 전력효율을 요구한다. 높은 전력효율과 낮은 구동전압을 갖는 유기발광소자를 제작하기 위해서 P-I-N구조의 유기발광소자에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 일함수가 큰 투명 Indium Tin Oxide (ITO) 양극 위에 p 형 불순물인 2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyano-quinodimethane (F4-TCNQ) 를 4,4',4"-tris(N-(2naphthyl)-N-phenylamino)triphenylamine (2-TNATA)에 도핑하여 정공주입 및 정공수송을 향상하였으며, 그위에 N,N'-bis(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl- 1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (NPB) 층을 증착 후, tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum ($Alq_3$) 발광층과 전자 수송층으로 사용하여 전자와 정공이 재결합을 하여 엑시톤을 형성하여 녹색 빛을 측정하였다. p 형 불순물은 정공 수송층의 에너지 장벽을 감소하며 발광층으로의 정공주입량을 증가하는 역할을 하여 구동전압을 감소하였으나 발광층내에서 전자와 정공의 비를 불균일하게 하여 발광효율은 약간 감소하였다. p형 불순물인 F4-TCNQ의 도핑의 농도에 따라 측정된 발광특성의 변화로부터 정공의 전송 메카니즘을 분석하였으며 이는 p형 불순물 첨가된 녹색 유기발광소자의 전하수송 메카니즘을 이해하는데 중요한 자료를 제공할 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.54 no.2
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• pp.274-277
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• 2016

Effects of interlayer insertion between multi-quantum well and electron blocking layer of green light emitting diode on diode performances were studied by device simulation. Dependence of Mg doping depth on characteristics of current-voltage, emitting wavelength, leakage current, and external quantum efficiency was investigated, and the optimum diode structure was presented. Device structures with interlayers doped in entire region and up to 30 nm showed remarkable reduced leakage current and effectively relieved efficiency droop which is one of the biggest challenges in green light emitting diode. Furthermore, the most improved characteristics in current-voltage and electroluminescence was obtained by the latter structure.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.122-122
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• 2010

백색 유기발광소자를 제작하기 위한 여러 가지 유기물층을 사용할 때 제작공정이 어려워지고 유기발광소자의 발광 효율이 저하되고 색안정성이 나빠지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 Zn2SiO4:Mn 무기물 형광체를 사용한 유무기 혼성 유기발광소자를 제작하고 발광 메카니즘을 조사하였다. 색변환층으로 사용되는 Zn2SiO4:Mn 형광체는 졸겔 방법을 사용하여 형성하고 비이클용액 및 열처리 공정을 사용하여 유리기판 위에 도포하였다. 형성된 Zn2SiO4:Mn 형광체 층에 대하여 X선 회절측정한 결과는 형광체내의 Zn 이온이 도핑된 Mn 이온에 대체되었음을 보여준다. 제작된 진청색 OLED의 전계발광 스펙트럼은 461 nm 에서 peak 을 나타내고 Zn2SiO4:Mn 무기물 형광체는 470 nm에서 여기 되어 Mn 이온의 4T1-6A1 전이에 의하여 527 nm에서 발광을 한다. Zn2SiO4:Mn 무기물 형광체를 사용한 유기발광소자의 전계발광스펙트럼에서 나타나는 527nm peak 은 Zn2SiO4:Mn 무기물의 색변환에 의해 나타난 결과로서 제작된 유기발광소자에서 발광된 빛을 청색에서 녹색으로 변환한 결과이다. Zn2SiO4:Mn 무기물 색변환층을 사용하여 제작된 무기물/유기물 유기발광소자의 발광 메카니즘은 전계발광스펙트럼 및 광루미네센스 스펙트럼 결과를 기초로 설명하였다. 이 결과는 녹색 무기물 형광체를 진청색 유기발광소자와 결합하여 제작된 유기발광소자의 발광색을 조절할 수 있음을 보여주었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.185-185
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• 2003

백색 LED를 실현하는 방법의 하나로 UV LED와 적, 녹, 청의 3색 형광체를 이용하는 방법이 주목받고 있다. 이것은 연색성과 색온도 제어 특성이 뛰어나다. 그러나 기존의 형광체는 단파장, 약 250nm 전후, 에서 여기되는 특성을 갖고 있기 때문에 near UV(nUV), 약 380-410nm, 의 LED에 응용하기에는 발광특성에 문제점을 갖고 있다. 본 연구에서는 nUV 여기가 가능한 strontium aluminate를 flux를 이용한 고상반응법으로 합성하고 발광 특성을 분석하였다. SrO와 A1$_2$ $O_3$의 조합비와 반응조건에 따라서 SrA1$_2$ $O_4$ 흑은 Sr$_4$Al$_{14}$ $O_{25}$ 가 합성되었고, 이들은 도핑과 함께 각각 약 520nm에서의 녹색발광과 약 480nm에서의 청녹색 발광 특성을 보이고 있었다. 도펀트로는 Eu, Dy, Ce, Pr 등이 단독 혹은 혼합되어 첨가되었고, 종류와 양에 따라서 발광 파장의 이동이 관찰 되었고, 강도도 이것에 크게 의존하고 있었다. 또한 발광강도는 여기 파장에도 의존하고 있었으며, 약 350-390nm의 nUV에서 가장 높은 발광강도가 관찰되었다.다.