정공 수송층 역할을 하는 m-MTDATA층을 가진 유기발광소자에서 exciplex발광의 원인

Abstract

OLED에서는 발광 물질에 따라서 다양한 파장의 빛이 나온다. 그래서 적, 녹, 청색 파장의 물질을 조합하여 백색빛을 만들어 디스플레이에 사용할 수 있다. 많은 팀이 적, 녹, 청색 파장을 가진 물질을 연구 개발하고 있다. 그러나 OLED의 효율을 높이기 위해서 사용되는 정공 수송 물질에 따라서 엑시플렉스(exciplex; exciton complex)를 형성하여 순수한 적, 녹, 청색이 아닌 다른 색의 빛이 나오게 된다. 엑시플렉스 현상은 정공 수송층의 낮은 이온화 에너지와 발광층의 높은 전자 친화도 사이에서 형성된 엑시톤에서 나타난다. 본 논문은 이런 엑시플렉스 발광이 나타나는 현상을 각각의 물질에 따라 어떻게 변화하는지 연구해보도록 하겠다. 그 중 정공 수송 물질의 낮은 이온화 에너지를 가지고 있는 물질로 m-MTDATA (4,4’,4”-tris (2-methylphenyl- phenylamino) triphenylamine)와 가시광 영역에서 빛을 내는 물질로 Alq3(tris(8-hydroxyquinolinolato), Rubrene(5,6,11, 12-tetranaphthacene), DCM1(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-di-methyl aminostyryl)-4H-pyran) 표면에서 엑시플렉스 현상이 나타났다. m-MTDATA의 낮은 이온화 에너지는 HOMO(high occupied molecular orbital)에 영향을 주며, 가시광 영역에서 빛을 내는 물질의 높은 전자 친화도는 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)에 영향을 준다. 이 두 물질의 HOMO와 LUMO가 가까우면 두 물질 사이에서는 가시광 영역영역에서 빛을 내는 물질의 LUMO 에서의 전자와 정공 수송층의 HOMO에서의 정공이 재결합이 이루어져 짧은 밴드갭을 형성되어 red-shift가 이루어진다. 이러한 현상은 낮은 전압에서 이루어지며, 전압이 높아 질수록 blue-shift하며 본래 순수한 색으로 돌아가는 모습이 나타난다. 이러한 현상은 정공 수송층과 각각의 물질 사이에서 엑시톤이 형성하지만 전압이 높아 질수록 엑시톤 형성 지역이 전자 수송층으로 이동 한다는 것을 알 수 있다. 따라서 엑시플렉스 현상에 대한 변화와 문제점에 대해서 자세히 알아 낼 수 있다. OLED의 문제점을 해결 하기 위해서 유기층 표면에 관한 연구를 활발히 진행되어야 한다.; Organic light-emitting devices (OLEDs) have become one of the most promising candidates for potential applications in full-color flat-panel displays with high efficiencies because OLEDs have the unique advantages of their high energy efficiency, high brightness, rapid video switching capability, low weight, suitability for use on flexible substrates, and wide viewing angles. OLEDs have inherent problems such as short lifetime and high manufacturing cost. Even though the main emission mechanism in OLEDs is known as exciton formation, other minor emission mechanisms such as excimer or exciplex emission have been not clearly reported. These minor emission mechanisms in OLEDs affect the color purity and the color stability of OLEDs. The molecular interactions between different organic materials with high ionization potential and low electron affinity increase the exciplex formation probability, resulting in a shift of the main EL peaks. The Electroluminescence observed optical properties of interfacial exciplex emission and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the acceptors. Exciplex emission devices using 4,4’,4”-tris (2-methylphenyl- phenylamino) triphenylamine (m- MTDATA) as hole transporting materials and Alq3 and DCM as emitting layers. These devices can be detected emission bands shifted toward for red. This paper reports explained exciplex mechanisms and fabricated by using organic molecular beam deposition (OMBD). Exciplex mechanisms of m-MTDATA/ EML are shifted as low voltage