7층 적층구조 배면발광 청색 OLED의 발광 특성 연구

최규철,김덕열,장상목,Gyu Cheol Choi,Duck-Youl Kim,SangMok Chang 한국청정기술학회 2023 청정기술 Vol.29 No.4

최근 많은 정보를 신속하게 전달하기위한 방법으로 디스플레이의 역할은 아주 중요하며 다양한 색을 자연색에 가깝게 재현하기 위한 연구가 진행 중이다. 특히 정확하고 풍부한 색을 표현하기 위한 방법으로 발광 구조에 대한 연구가 진행되고 있다. 기술의 고도화, 디바이스의 소형화로 인해 작지만 높은 시인성과 에너지 소모에서 높은 효율을 가진 디스플레이의 필요성이 지속적으로 증가되고 있는 실정이다. OLED의 효율을 향상시키기 위해서는 운반자 주입의 향상, 전자와 정공이 수적인 균형을 이루며 효율적으로 재결합 할 수 있는 소자의 구조, 발광 효율이 큰 물질의 개발 등 OLED의 효율을 향상시키고자 하는 노력은 다방면에서 진행되고 있다. 본 연구에서는 7층 적층구조 배면발광 청색 OLED 소자의 전기적 특성 및 광학적 특성을 분석하였다. 소자는 제작이 용이하며, 고효율 및 고휘도화가 가능한 Blue 발광물질인 4,4'-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl : Ir(difppy)2(pic)를 사용하였다. OLED 소자 제작은 SUNICEL PLUS 200 시스템을 이용하여 5×10-8 Torr 이하의 고진공 상태에서 In-Situ 방식으로 증착하였다. Electron or Hole Injection Layer(EIL or HIL) Electron or Hole Transport Layer(ETL or HTL) 등이 추가된 5층 구조에 Electron or Hole Blocking Layer(EBL or HBL)을 추가한 7층 구조로 실험을 진행하였다. 제작한 소자의 전기적, 광학적 특성을 분석한 결과 EBL 층과 HBL층을 삽입하여 색의 확산을 방지한 소자는 색 순도가 우수하게 나타났다. 본 연구결과를 이용하여 청색 OLED 디스플레이 소자의 연구 개발 기초 및 실용화에 크게 기여할 것으로 기대된다. Recently, displays play an important role in quickly delivering a lot of information. Research is underway to reproduce various colors close to natural colors. In particular, research is being conducted on the light emitting structure of displays as a method of expressing accurate and rich colors. Due to the advancement of technology and the miniaturization of devices, the need for small but high visibility displays with high efficiency in energy consumption continues to increase. Efforts are being made in various ways to improve OLED efficiency, such as improving carrier injection, structuring devices that can efficiently recombine electrons and holes in a numerical balance, and developing materials with high luminous efficiency. In this study, the electrical and optical properties of the seven-layer stacked structure rear-light emitting blue OLED device were analyzed. 4,4'-Bis(carazol-9-yl)biphenyl:Ir(difppy)2(pic), a blue light emitting material that is easy to manufacture and can be highly efficient and brightened, was used. OLED device manufacturing was performed via the in-situ method in a high vacuum state of 5×10-8 Torr or less using a Sunicel Plus 200 system. The experiment was conducted with a seven-layer structure in which an electron or hole blocking layer (EBL or HBL) was added to a five-layer structure in which an electron or hole injection layer (EIL or HIL) or an electron or hole transport layer (ETL or HTL) was added. Analysis of the electrical and optical properties showed that the device that prevented color diffusion by inserting an EBL layer and a HBL layer showed excellent color purity. The results of this study are expected to greatly contribute to the R&D foundation and practical use of blue OLED display devices.

고전압 전력반도체 소자 개발을 위한 단위공정에서 식각공정과 이온주입공정의 영향 분석

최규철,김경범,김봉환,김종민,장상목,Gyu Cheol Choi,KyungBeom Kim,Bonghwan Kim,Jong Min Kim,SangMok Chang 한국청정기술학회 2023 청정기술 Vol.29 No.4

파워반도체는 전력의 변환, 변압, 분배 및 전력제어 등을 감당하는데 사용되는 반도체이다. 최근 세계적으로 고전압 파워반도체의 수요는 다양한 산업분야에 걸쳐 증가하고 있는 추세이며 해당 산업에서는 고전압 IGBT 부품의 최적화 연구가 절실한 상황이다. 고전압 IGBT개발을 위해서 wafer의 저항값 설정과 주요 단위공정의 최적화가 완성칩의 전기적특성에 큰 변수가 되며 높은 항복전압(breakdown voltage) 지지를 위한 공정 및 최적화 기술 확보가 중요하다. 식각공정은 포토리소그래피공정에서 마스크회로의 패턴을 wafer에 옮기고, 감광막의 하부에 있는 불필요한부분을 제거하는 공정이고, 이온주입공정은 반도체의 제조공정 중 열확산기술과 더불어 웨이퍼 기판내부로 불순물을 주입하여 일정한 전도성을 갖게 하는 과정이다. 본 연구에서는 IGBT의 3.3 kV 항복전압을 지지하는 ring 구조형성의 중요한 공정인 field ring 식각실험에서 건식식각과 습식식각을 조절해 4가지 조건으로 나누어 분석하고 항복전압확보를 위한 안정적인 바디junction 깊이형성을 최적화하기 위하여 TEG 설계를 기초로 field ring 이온주입공정을 4가지 조건으로 나누어 분석한 결과 식각공정에서 습식 식각 1스텝 방식이 공정 및 작업 효율성 측면에서 유리하며 링패턴 이온주입조건은 도핑농도 9.0E13과 에너지 120 keV로, p-이온주입 조건은 도핑농도 6.5E13과 에너지 80 keV로, p+ 이온주입 조건은 도핑농도 3.0E15와 에너지 160 keV로 최적화할 수 있었다. Power semiconductors are semiconductors used for power conversion, transformation, distribution, and control. Recently, the global demand for high-voltage power semiconductors is increasing across various industrial fields, and optimization research on high-voltage IGBT components is urgently needed in these industries. For high-voltage IGBT development, setting the resistance value of the wafer and optimizing key unit processes are major variables in the electrical characteristics of the finished chip. Furthermore, the securing process and optimization of the technology to support high breakdown voltage is also important. Etching is a process of transferring the pattern of the mask circuit in the photolithography process to the wafer and removing unnecessary parts at the bottom of the photoresist film. Ion implantation is a process of injecting impurities along with thermal diffusion technology into the wafer substrate during the semiconductor manufacturing process. This process helps achieve a certain conductivity. In this study, dry etching and wet etching were controlled during field ring etching, which is an important process for forming a ring structure that supports the 3.3 kV breakdown voltage of IGBT, in order to analyze four conditions and form a stable body junction depth to secure the breakdown voltage. The field ring ion implantation process was optimized based on the TEG design by dividing it into four conditions. The wet etching 1-step method was advantageous in terms of process and work efficiency, and the ring pattern ion implantation conditions showed a doping concentration of 9.0E13 and an energy of 120 keV. The p-ion implantation conditions were optimized at a doping concentration of 6.5E13 and an energy of 80 keV, and the p+ ion implantation conditions were optimized at a doping concentration of 3.0E15 and an energy of 160 keV.

Benzophenone 가교제를 이용한 수분산 폴리우레탄 개질

김혁진 ( Hyeokjin Kim ),김진철 ( Jin Chul Kim ),장상목 ( Sangmok Chang ),서봉국 ( Bongkuk Seo ) 한국공업화학회 2016 공업화학 Vol.27 No.2

산업전반에서 생체 무해한 친환경 물질 생산이 강력하게 요구되고 있다. 특히 코팅 공정에서 작업자의 안전 보호를 위해 휘발성 유기화합물을 줄이는 것은 매우 중요하다. 지난 20년 동안 수분산 폴리우레탄에 관한 연구가 지속적으로 수행되어 왔으며, 수분산 폴리우레탄이 유기용매를 사용한 우레탄 대용으로 점차 전환되고 있는 추세이다. 그러나 수분산 폴리우레탄은 유기용매를 기반으로 한 우레탄에 비해 분자량 증가에 한계가 있어 기계적 물성이 좋지 못하여 그 응용에 제약이 있었다. 이러한 단점을 극복하기 위해 고분자 블랜드 그리고 열 및 광 가교 등 다양한 연구가 시도 되었다. 이들 방법 중 광 가교 시스템은 높은 결합밀도와 빠른 경화속도로 인해 산업화에 적합하다고 알려져 있다. 본 연구에서는 Benzophenone 광가교제를 도입하여 수분산 폴리우레탄의 단점을 극복하고자 하였다. 30일 동안 우레탄 입자가 물에서 분산 안정성을 보이고 빛 경화 후 Tg와 Td가 5 ℃ 이상 증가하고 영률이 2배 이상 증가된 뛰어난 필름을 합성할 수 있었다. Production of eco-friendly and biologically harmless materials is strongly required in all industries. In particular, reducing volatile organic compounds in coating processes is extremely important to secure worker`s safety. During recent two decades, extensive research works on water-borne polyurethane dispersion (PUD) have been continuously developed as an alternative to solvent-borne polyurethane. However, PUD was shown inferior mechanical properties to the organic solvent-borne polyurethane due to a limit to the molecular weight increase, which resulted in the limit of applications. To overcome this drawback, several approaches have been examined such as polymer blends and thermal/radiation induced crosslinking. Among these methods, the radiation curing system was suitable for industrialization because of the high crosslinking density and fast curing speed. In this study, we overcame the drawback for PUD via introducing benzophenone radiation curable units to PUD. We synthesized PUD films which possessed good dispersion in water for 30 days, increased Tg and Td more than 5 ℃ after UV curing film as well as improved young`s modulus more than double.