LiZnO 나노입자를 전자주입층으로 이용한 적색 역구조 QLED에 관한 연구 = A Study on Red inverted Structure QLEDs Using LiZnO Nanoparticles as Electron Injection Layer

국문 초록 (Abstract)

QLED(Quantum dot Light Emitting Diode)는 나노미터 사이즈 반도체 입 자인 양자점을 발광층으로 사용하여 빛을 방출하는 전계구동 방식 소자이 다. 양자점은 2~10 nm 크기의 반도체 나노 결정으로 크기에 따라 방출 색 및 파장이 결정되고 방출하는 발광 파장의 반치폭(FWHM)이 좁아 색순도 가 뛰어난 장점이 있다. 현재 고성능 디스플레이에서 가장 많은 점유를 차 지하고 있는 OLED(Organic light-emitting diode)는 유기재료를 발광재료로 사용하는 디스플레이로 유기재료의 단점인 수명 및 번인등 유기재료의 문 제를 가지고 있다. QLED는 이러한 유기재료의 문제를 해결하고 앞서 언급 한 장점으로 인해 차세대 디스플레이로 활발한 연구가 진행중이다. 본 연구 에서는 Sol-gel 법을 통해 농도에 따른 LiZnO를 합성하여 전자주입층으로 사용하여 고해상도 대면적 디스플레이에 사용되는 n-type oxide 트랜지스 터에 적합한 역구조 QLED를 제작하였다. 구조는 ITO/LixZn1-XO/QD/CBP/ MoO3/Al으로 ITO를 음극, CBP를 정공 수송층, MoO3를 정공 주입층, AL 을 양극으로 사용하였다. Li의 농도를 0 %, 5 %, 10 %, 15 %로 ZnO에 도핑하여 합성한 결과 0 %=3.39 eV, 5 %=3.41 eV, 10 % 3.42 eV, 15 %=3.47 eV의 밴드갭 에너지 를 가졌고 Li의 농도가 증가할수록 소량 에너지 크기의 상승을 확인하였다. 평균 입자크기는 0 %=3.77 nm, 5 %=3.6 nm 10 %=3.46 nm 15 %=3.4 nm 로 확인됨으로 리튬의 도핑량이 증가할수록 입자 사이즈는 줄어드는 것을 확인하였다. 전자 주입층으로 주입되는 전류의 변화를 확인하기 위해 EOD,I-V ITO 패턴을 제작하였으며 리튬의 농도가 증가할수록 전류가 감소하는 것을 확 인하였다. 농도에 따른 효율 변화 확인을 위해 40 nm 단일층과 이중충으로 리튬농도에 따른 전자 주입층을 제작하여 소자에 적용하여 확인 결과 리튬 도핑 양이 증가할수록 전류효율이 감소함을 확인하였다. 이는 주입되는 전 자 주입의 감소로 전자 정공의 재결합율이 감소함이 사료된다. 최대 전류 효율은 Li의 농도가 0 %일 때 11.5 cd./A, Li의 농도가 15 % 일 때 6.2 Cd/A의 최소 전류효율 값을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• 표 그림목차 III
• 국문 요약 VI
• 제1장 서론 1
• 제2장 이론적 배경 2
• 제1절 양자점(Quantum Dot) 2
• 1. 양자점 정의 2
• 2. 양자점의 특성 및 구조 3
• 3. 양자 제한 효과 5
• 제2절 양자점 발광 다이오드 9
• 1. QLED 정의 및 특성 9
• 2. QLED 동작 원리 11
• 제3절 산화물 반도체 나노입자 14
• 1. 산화물 반도체 나노입자 정의 14
• 2. ZnO 나노입자의 특성 15
• 3. ZnO 나노입자의 합성법 19
• 3.1 sol-gel 법 21
• 제3장 실험 방법 22
• 제1절 Zinc Oxide 나노입자 합성 22
• 1. ZnO 나노입자 합성 22
• 1.1 LiZnO 나노입자 합성 24
• 제2절 역구조 QLED 제작 26
• 1. QLED의 유기 및 전극 재료 26
• 2. ITO(Indium tin oxide ) 패턴 제작 27
• 3. 산소 플라즈마 처리 29
• 4. 스핀코팅 30
• 5. 진공 열증착 31
• 6. 봉지공정 32
• 7. 소자측정 33
• 제4장 실험 결과 34
• 제1절 LiZnO 나노입자 합성 결과 34
• 1. 구조적 특성 분석 34
• 2. 광학적 특성 분석 37
• 2.1. Bandgap Energy 측정 37
• 2.2. Photoluminescence 41
• 3. 박막 특성 분석 44
• 4. 전기적 특성 분석 45
• 제2절 LiZnO 나노입자를 이용한 역구조 QLED의 특성 연구 50
• 1. 전자주입층 40 nm 두께의 역구조 qled 제작 50
• 2. 전자 주입층 ZnO 20 nm /LiZnO (0,5,10,15 %) 20 nm 역구조 Red QLED 제작 55
• 3. 전자 주입층 LiZnO (0,5,10,15 %) 20 nm /ZnO 20 nm 역구조 Red QLED 제작 59
• 제5장 결론 63
• 참고문헌 64
• Abstract 67