KR101483959B1 - 유기 전자 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

유기 전자 소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

유기 전자 소자 및 그 제조방법이 개시된다. 유기 전자는 하부 구조 상에 형성된 유기고분자 광활성층과, 광활성층 상에 배치된 금속산화물층을 포함하고, 광활성층의 내부에 금속산화물층의 금속이온이 도핑되어 형성된 전하 수송 채널을 가지다. 이러한 전하 수송 채널은 용액 공정을 이용하여 유기고분자 광활성층 상에 가용성의 무기 금속산화물을 도포함으로써 금속산화물과 유기고분자의 산화 환원 반응에 의해 도핑이 이루어진다. 도핑의 정도는 도핑 시간, 금속산화물의 희석을 위한 용매의 종류, 또는 희석 정도를 통해서 구현될 수 있다.

Description

유기 전자 소자 및 그 제조방법{ORGANIC ELECTRONIC DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 유기 전자 소자 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 산화물을 이용하여 유기 분자 내부에 전하 수송 채널을 형성함으로써 성능 및 재현성이 향상되는 유기 전자 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
유기분자를 이용하여 제조되는 유기태양전지, 유기발광다이오드, 유기트랜지스터 등의 유기 전자 소자는 용액공정이 가능하다. 이 때문에 기존의 무기물 전자 소자에 비해 가격이 월등히 낮고, 기계적 유연성과 경량성, 친환경성, 생체친화성 등의 다양한 장점을 가진다. 따라서 전 세계적으로 많은 연구가 이루어지고 있는 분야 중의 하나이다.
현재 유기전자소자의 성능은 최근 10 여년 사이에 획기적으로 향상되어 유기태양전지의 경우 광변환 효율 약 10%, 유기트랜지스터의 경우 전하 이동도 약 10 cm2/Vㅇs 까지 보고되고 있다. 하지만, 이러한 성장에도 불구하고 유기 전자 소자의 상업화에는 여전히 많은 걸림돌이 있다.
특히, 유기태양전지의 경우 상업화를 위해 해결되어야 하는 중요한 문제 중의 하나는 바로 유기 분자의 낮은 전하 이동도로 인하여 대부분의 소자 성능이 얇은 박막 (100nm 이하)에서 최적화 된다는 점이다. 이러한 박막 의존성은 박막의 두께 증가를 통해 보다 많은 전류를 생성할 수 있는 잠재력을 제한하기 때문에 유기 전자 소자의 상업화에 큰 걸림돌이 되고 있다. 이를테면, 박막에 존재할 수 있는 결함(defect)이나 핀홀(pin-hole) 등에 의해 롤투롤(roll-to-roll) 프린팅 공정을 통한 재현성 있는 소자의 구현이 쉽지 않다.
최근에는 고분자 합성법의 발달로 인해 결정성이 높고, 전하 이동도가 우수한 고분자가 개발되어 300nm 이상에서도 소자의 성능에 저하가 없는 결과들이 일부 보고되고 있지만, 이 또한 고분자 합성법의 설계와 배치 대 배치(batch-to-batch)의 문제점과 같은 실제 합성에서 어려움이 있는 한계를 가진다.
이와 더불어, 전하 이동도가 높은 무기물을 나노구조로 형성하여 유기 전자 소자에 적용하고자 하는 노력들 또한 최근에 많이 이루어지고 있다. 대표적인 예로 ZnO 나노로드(nano rod)를 음극으로 형성한 뒤 그 상층부에 유기물을 적층하여 유기물 내에서 생성된 전하를 무기물 나노로드를 통하여 이동시키는 방법과 탄소나노튜브(CNT)를 유기물과 혼합하여 전하의 이동을 증대시키는 방법들이 있다. 하지만, 이러한 방법 또한 고성능의 무기물 나노로드와 CNT를 형성하기 위하여 리소그래피(lithography), 임프린팅(imprint) 방법, 고온 기상 증착법 등을 이용하기 때문에 공정이 간단하지가 않아 유기분자소자의 장점인 저가 대량 생산에 걸림돌이 될 수 있으며, 유기물과 무기물 계면에서의 전하 손실이나 CNT의 어그리게이션(aggregation) 문제 등, 해결해야할 부분들이 아직 많은 실정이다.
따라서 간단한 방법으로 유기분자의 전하 이동을 향상시킬 수 있는 방법이 요구된다.
한국특허출원 10-2008-7025040
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 감안한 것으로서, 유기고분자 광활성층에 전하 수송 채널을 가지는 유기 전자 소자를 제공한다.
본 발명은 용액 공정을 이용하여 무기 금속산화물층의 금속이온을 유기고분자 광활성층에 도핑하여 유기고분자 광활성층 내에 전하 수송 채널을 형성하는 전하 수송 채널을 가지는 유기 전자 소자 제조방법을 제공한다.
본 발명은 유기 전자 소자를 제공하며, 이는: 하부 구조 상에 형성된 유기고분자 광활성층; 및 상기 광활성층 상에 배치된 금속산화물층을 포함하고, 상기 광활성층의 내부에 상기 금속산화물층의 금속이온이 도핑되어 형성된 전하 수송 채널을 가진다.
상기 금속산화물층은 용액 상태로 도포되어 형성된다.
상기 금속산화물층의 금속산화물은 바나듐 산화물(VOx), 몰리브데늄 산화물 (MoOx), 텅스텐 산화물 (WOx), 또는 니켈 산화물 (NiOx)일 수 있다.
상기 금속산화물층의 금속산화물은 상기 유기고분자 광활성층 보다 PH가 낮은 것일 수 있다.
본 발명은 또한 유기 전자 소자의 제조방법을 제공하며, 이 방법은: 하부 구조 상에 유기고분자 광활성층을 형성하는 단계; 상기 광활성층 상에 금속산화물 용액을 도포하여 금속산화물층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 금속산화물층의 금속이온이 상기 광활성층 내부로 도핑되어 전하 수송 채널을 형성한다.
상기 금속산화물은 상기 유기고분자 광활성층 보다 PH가 낮을 수 있다.
상기 금속이온의 도핑 정도는 대기 시간, 상기 금속산화물 용액의 용매의 종류 또는 희석 농도를 통해 조절될 수 있다.
상기 금속산화물은 바나듐 산화물(VOx), 몰리브데늄 산화물 (MoOx), 텅스텐 산화물 (WOx), 또는 니켈 산화물 (NiOx)일 수 있다.
본 발명에 따르면, 용액법을 통해 광활성층에 전하 수송 채널을 가지는 유기 전자 소자가 제공된다. 전하 수송 채널은 광활성층 상에 용액법을 통해 형성되는 무기 금속산화물층의 금속이온이 화학적으로 도핑되어 형성되는 것으로서, 향상된 전하 이동 성능을 부여한다. 또한 유기고분자 박막의 두께 증가에 따라 발생하는 전하 손실 현상이 본 발명의 소자에서는 대폭으로 축소되거나 발생하지 않기 때문에 소자 성능의 박막 두께 의존성을 해결한다. 유기고분자 광활성층에 대한 금속이온의 도핑 정도는 도핑 시간, 용매의 종류, 또는 희석 정도를 통해 조절될 수 있다. 결과적으로, 성능이 향상된 유기 전자 소자를 경제적인 비용으로 대량 생산할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 전자 소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 2e는 본 발명에 따른 유기 전자 소자 제조방법을 설명하기 위해 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 유기 전자 소자의 광활성층으로 채용될 수 있는 도핑된 P3HT의 분석 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 유기 전자 소자에 채용되는 P3HT/s-VOx 적층구조에 대한 분석 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5a 내지 5f는 본 발명에 따른 유기 전자 소자의 일예로서 유기태양전지에 대한 분석 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6a 내지 6d는 본 발명에 따른 유기 전자 소자의 광활성층으로 채용될 수 있는 도핑된 PTB7에 대한 분석 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7a 내지 7e는 본 발명에 따른 유기 전자 소자의 광활성층으로 채용될 수 있는 도핑된 PCDTBT에 대한 분석 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8a 내지 8d는 본 발명에 따른 유기 전자 소자에서 광활성층의 두께에 따른 전기적 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명과 비교를 위해, 도핑 채널을 가지지 않는 열증착 V2O5를 이용하여 광활성층 두께에 따른 전기적 특성을 나타내는 그래프이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 전자 소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1은 본 발명의 유기 전자 소자의 일예로서 유기 태양전지를 도시한 것이다. 도면을 참조하여, 본 발명의 유기 전자 소자는 하부전극(131)과 전자수송층(132)을 포함하는 하부구조(13) 상에 형성된 유기고분자 광활성층(12)과, 광활성층(12) 상에 배치된 금속산화물층(11)을 포함하고, 광활성층(12)의 내부에 금속산화물층(11)의 금속이온이 도핑되어 형성된 전하 수송 채널을 가진다. 따라서 광활성층(12)은 도핑 영역(121)과 비도핑 영역(122)으로 이루어지며, 도핑 영역(121)이 금속전하 수송 채널에 해당한다.
여기에서 하부구조(13)는 하부전극(131)과 그 위에 배치된 전자수송층(132)을 포함하는 것으로서, 전자수송층은 예를 들어 TiOx, ZnO, CPE(conjugated polyelectrolyte), non-CPE(non-conjugated polyelectrolyte) 쌍극자층 등이 적용될 수 있다.
광활성층(12) 상에 형성된 금속산화물층(11)은 용액 공정을 통해 금속산화물이 용액 상태로 도포되며, 이때 금속산화물과 광활성층(12)의 유기고분자의 산화/환원 반응이 발생하여 금속이온이 광활성층(12)으로 도핑된다.
따라서 금속산화물은 광활성층(12)의 유기고분자 보다 PH가 낮은 것으로 선택된다. 예를 들어, 금속산화물층(11)을 형성하기 위한 가용성(soluble) 금속산화물은 가용성 바나듐 산화물(이하, soulble-VOx 또는 s-VOx), 몰리브데늄 산화물 (MoOx), 텅스텐 산화물 (WOx), 니켈 산화물 (NiOx) 등일 수 있고, 광활성층(12)의 유기고분자는 P3HT(poly(3-hexylthiophene)), PTB7(poly[[4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl][3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl]]), PCDTBT(poly[[9-(1-octylnonyl)-9H-carbazole-2,7-diyl]-2,5-thiophenediyl-2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl-2,5-thiophenediyl]) 등일 수 있다.
금속이온의 도핑 정도는 도포 후 대기시간, 금속산화물의 희석을 위한 용매의 종류, 및 희석의 농도를 이용하여 조정될 수 있다.
이하에서는 도 2a 내지 2e를 참조하여 본 발명의 유기 전자 소자의 제조방법을 설명한다.
먼저 도 2a와 같이 하부전극(131)을 포함하는 하부 구조 상에 광활성층(12)을 형성한다. 상술한 바와 같이 광활성층(12)은 유기고분자로서 예컨대 P3HT, PTB7, PCDTBT 등일 수 있다.
이어 도 2b 및 도 2d와 같이 용액 공정을 통해 광활성층(12) 상에 금속산화물 용액을 도포하여 금속산화물층(11)을 형성한다. 이때 금속산화물 용액과 광활성층(12)의 유기고분자 간의 산화/환원 반응에 의해 금속산화물의 금속이온이 유기고분자인 광활성층(12) 내부로 도핑되어 전하 수송 채널을 형성한다. 따라서 광활성층(12)은 도핑 영역(121)과 비도핑 영역(122)으로 이루어진다고 볼 수 있다. 도핑 정도는, 예를 들어 대기시간, 금속산화물을 희석하기 위한 용매의 종류 또는 희석 농도를 이용하여 조절할 수 있다.
여기에서 적용된 금속산화물은 바나듐 산화물(s-VOx)이지만, 그에 한정되는 것은 아니며, 광활성층(12)의 유기고분자 보다 PH가 낮은 금속산화물로 선택될 수 있다.
도핑 메커니즘은 금속산화물이 유기고분자의 성분과 반응하여 산화시키는 것으로서, 예를 들어 본 실시예에서는 강한 산화제(Lewis acid) 역할을 하는 바나디움 산화물이 유기고분자인 P3HT의 황(S)과 반응하여 산화시키면서 도핑된다(도 2c의 원형 도면 및 도 2e의 확대도면 참조).
이어, 도 2e와 같이, 금속산화물층(11) 상에 상부전극(14)을 형성한다.
이상과 같은 본 발명의 유기 전자 소자는 용액 공정을 이용하여 유기고분자인 광활성층(12) 내부에 전하 수송 채널이 형성함으로써, 유기분자 내의 전하들이 손실없이 전하 수송 채널을 통해 이동될 수 있다.
실시예
광활성층(12)인 P3HT 고분자층 상에 금속산화물로서 바나디움 산화물(s-VOx)을 도포하여 금속산화물층(11)을 적층한 후, UV-vis 과 FT-IR 측정을 수행하였다.
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 유기 전자 소자의 광활성층으로 채용될 수 있는 도핑된 P3HT의 분석 결과를 설명하기 위한 그래프이다. 도 3a는 P3HT가 화학적으로 도핑되었을 경우 나타내어지는 에너지 레벨 다이어그램이다. 도 3b는 도핑된 P3HT와 도핑되지 않은 P3HT의 UV-Vis 측정 결과를 나타낸다. 도 3c는 도핑된 P3HT와 도핑되지 않은 P3HT의 FT-IR 측정 결과를 나타낸다. 도 3d는 도핑된 P3HT의 XPS S2p 측정 결과를 나타낸다.
도 3a에서 알 수 있는 바와 같이, 원래의 P3HT가 가지고 있는 HOMO와 LUMO 레벨 이외에 도핑을 통하여 에너지 밴드갭 (P1: 2.2eV) 사이에 두 개의 새로운 에너지 레벨 (polaron state or bipolaron state)이 생기게 되며, 이로 인하여 새로운 에너지 여기 상태(P2: 1.3eV, P3: 0.45eV)가 생기게 되고, 이는 P3HT의 도핑 여부를 확인할 수 있는 중요한 증거가 된다. 이러한 도핑에 의한 흡수는 도 3b와 3c에서 나타나는 흡수피크(P1, P2, P3)로 확인할 수 가 있다. 이와 함께, 화학적으로 도핑된 P3HT 박막에서 나타나는 전형적인 특징인 IRAV(Infrared active vibration)이 FT-IR 측정 결과(도 3c)에서 900~1,300cm-1 사이의 파수(wavenumber)에서 나타남을 알 수 있다. 이 결과들을 통해 용액 공정이 가능한 바나디움 산화물이 P3HT 고분자를 도핑시킴을 확인할 수가 있다.
금속산화물에 의한 고분자의 도핑 메커니즘은 XPS 측정 결과(도 3d)를 바탕으로 분석한 결과를 참조하면 약산성(PH4 이하)을 띄며 강한 산화제(Lewis acid) 역할을 하는 바나디움 산화물이 고분자인 P3HT의 황(sulfur)과 반응하여 산화시키는 것이다. 따라서 유기고분자를 도핑할 수 있는 금속산화물은 본 실시예에서 사용된 바나디움 산화물 이외에도 고분자보다 PH가 낮아 산화제의 역할을 할 수 있는 금속산화물이면 가능하다.
다음으로, 도 4a 내지 4c에 도시한 바와 같이, 실제로 본 발명에서 제시하는 유기분자 내부에 전하 수송 채널이 형성되는 지의 여부를 확인하기 위하여, P3HT/s-VOx 적층구조(bilayer)를 이용하여 광학적 및 전기적 분석을 수행 하였다. 각각의 결과는 P3HT 박막을 먼저 형성시킨 뒤, 그 위에 바나디움 산화물을 도포한 뒤 측정한 결과들이다.
도 4a는 P3HT/s-VOx 적층구조의 TOF-SIMS(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) 측정 결과로서, 바나디움 이온이 P3HT 박막 내 80nm 이상까지 침투하였음을 확인할 수 있다. 이와 함께, P3HT/s-VOx 적층구조의 UV-Vis 측정 결과를 나타내는 도 4b에 도시된 바와 같이, P3HT/s-VOx 적층구조에서 파장 1000nm 부근에서 P3HT의 도핑 여부를 알려주는 폴라론 피크(polaron peak) P2를 확인함으로써, s-VOx에 의하여 P3HT가 도핑되었음을 알 수 있다.
특이한 점은, P3HT 박막 위에서 s-VOx의 도포 시간이 길수록 파장 ~550nm에서의 Π-Π* 전이(P1) 피크 강도(peak intensity) 대비 파장 ~1000nm에서 나타나는 폴라론 피크 P2의 강도가 증가함을 확인할 수가 있다. 이는 P3HT와 s-VOx의 반응 시간이 길어짐에 따라, P3HT의 도핑 정도가 조절됨을 알려주는 결과이다. 즉, 본 발명에서는 용액 공정이 가능한 금속산화물을 유기고분자 층에 도포한 뒤, 대기 시간을 조절함으로써 유기고분자의 광활성층(12)의 도핑 정도를 제어할 수 있다. 유기고분자에 대한 금속이온의 도핑 정도는 시간뿐만 아니라, 금속 산화물을 희석시키는 용매의 종류, 희석 농도에 따라서도 조절이 가능하다.
이와 함께, 도 4c에 나타낸 바와 같이, 2단자 상부 접촉 디바이스 측정법(two terminal bottom contact device)을 통하여, 유기고분자 내 형성된 전하 수송 채널로 인해 유기고분자 내부의 저항이 획기적으로 감소됨을 확인할 수 있다. 도 4c는 각 하부 전극 간격(channel length)에 따른 Rtotal의 측정 결과로서, 기울기는 유기고분자 내부의 비저항(resistivity)을 나타내는 요소이고, 순수 P3HT에 비하여 s-VOx가 도포된 P3HT의 전기적 저항이 급격히 작아짐을 확인할 수 있다. 또한, 하부 전극에서부터 상층부의 도핑 영역으로까지의 세로 방향 저항을 나타내는 Rcontact도 역시, s-VOx의 도포로 감소함을 확인할 수 있고, 이는 분명히 s-VOx가 P3HT 내부로 침투하여 전도성을 가지는 전하 수송 채널을 형성함을 보여준다고 할 수 있다.
도 5a 내지 5f는 본 발명의 개념을 유기태양전지에 적용하여 얻어진 결과들이다. 도 5a는 각각 s-VOx와 PEDOT:PSS가 적용된 유기태양전지의 에너지레벨 다이어그램이다. 도 5b와 5c는 각각 PEDOT:PSS와 s-VOx가 적용된 유기태양전지의 전류-전압 측정 결과로서, PEDOT:PSS의 경우는 광활성층(12) 두께가 증가함에 따라 소자 성능이 급격히 감소하는 반면(도 5b), s-VOx를 도입한 소자의 경우 광활성층(12)의 두께 증가에도 소자 성능의 변화가 없음을 알 수 있다(도 5c). 도 5d는 광활성층(12) 두께에 따른 소자 성능을 플로팅(plotting)한 도면이다. 이는 도 5e와 5f에서 나타내어지는 EQE(external quantum efficiency) 결과에서도 좀 더 확연히 알 수 있는데 PEDOT:PSS (도 5e)의 경우 두께 증가에 따라, EQE 값이 급격히 감소함을 알 수 있는 반면, 도 5f와 같이 s-VOx의 경우 두께 변화에도 EQE 값의 변화가 거의 없음을 알 수 있다. 이는 s-VOx에 의해 P3HT 내부에 형성된 전하 수송 채널을 통하여, 전하들이 손실없이 잘 빠져 나오기 때문이다.
본 발명에서 제시하는 용액 공정이 가능한 금속산화물을 이용한 유기고분자의 도핑 제어 방법과 유기고분자 내부의 전하 수송 채널의 형성은 상술한 P3HT에만 국한된 것이 아니다.
도 6a 내지 6d는 광활성층으로 도핑된 PTB7가 적용된 본 발명의 유기 전자 소자에 대한 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 도 6a 및 6b는 도핑된 PTB7과 도핑되지 않은 PTB7에 대한 UV-Vis 측정 결과이다. 도 6c 및 6d는 도핑된 PTB7과 도핑되지 않은 PTB7에 대한 XPS S2p, C1s 측정 결과이다.
PTB7 공액고분자 박막 위에 s-VOx 용액을 도포하여 박막을 형성하게 되면, 도 6a에서 보이는 것과 같이 PTB7/s-VOx 적층구조의 1000nm 부근에서 폴라론 피크가 형성됨을 확인할 수 있다. 이는 도 6b에서 보다 명확히 나타내어지는데, 이를 통해 s-VOx 가 PTB7을 도핑한다는 것을 알 수 있다. 도핑 메커니즘을 확인하기 위하여 P3HT와 마찬가지로 XPS 측정을 하였는데, 도 6c에서 보시는 것과 같이 S2p에서 피크의 쉬프트가 있음을 확인하였고, (반면, 도 6d에서는 어떠한 peak의 이동도 없음) 이를 통해, PTB7이 P3HT와 유사한 반응을 통해 s-VOx가 도핑됨을 알 수 있다.
도 7a 내지 7e는 광활성층으로 PCDTBT가 적용된 본 발명의 유기 전자 소자에 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 도 7a 및 7b는 도핑된 PCDTBT와 도핑되지 않은 PCDTBT에 대한 UV-Vis 측정 결과를 나타낸다. 도 7c 내지 7e는 도핑된 PCDTBT와 도핑되지 않은 PCDTBT에 대한 XPS C1s, N1s, S2p에 대한 측정 결과이다.
그래프에서 알 수 있는 바와 같이 PTB7 및 P3HT 보다는 도핑의 정도가 약하지만, 확실히 1,000nm 부근에서 폴라론 피크가 생성되는 것을 알 수 있다(도 7a 및 7b). 도핑 메커니즘으로는 PCDTBT에 있는 카바졸 단위(carbazole unit)의 카본이 V과 반응하는 것으로 XPS 분석을 통해 알 수 있다(도 7c 내지 7e).
상술한 바와 같이 본 발명은 s-VOx에 의한 아래층 유기고분자 박막의 도핑 정도가 조절 가능하다는 점이며, 이는 예를 들어 반응 시간(대기 시간), 금속산화물을 희석하기 위한 용매의 종류, 및 희석 정도를 통해서 이다.
이러한 도핑 정도의 조정이 실제 유기 태양전지 소자에서도 적용되는지를 확인하였고, 그 결과를 도 8a 내지 8d에 나타내었다. 도 8a 내지 8d는 반응 시간에 따라 소자의 성능이 변화함을 확인할 수 있었다. 여기서, 광활성층의 두께가 약 300nm 이상의 경우, 도핑 반응 시간을 증대시킴에 따라 소자의 성능이 보다 급격히 증가하는 것을 알 수 있다. 이는 반응시간에 따라, 도핑에 의한 전하 채널이 더 형성됨으로써, 전하의 수집이 보다 용이해졌기 때문으로 여겨진다.
본 발명과 비교를 위해, 도핑 채널을 가지지 않는 열증착 V2O5를 이용하여 광활성층 두께별 실험을 하였다(도 9). 도 9에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명과는 달리, 광활성층 두께가 증가할수록 소자의 성능이 급격히 감소함을 알 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 도핑에 의한 전하 수송 채널의 형성이 실제 소자의 성능에 기여하고 있다는 것을 확인할 수 있다.
또한 본 발명에서 사용한 s-VOx의 농도는 전구체인 vanadium oxiisopropoxide와 용매인 isopropoxide가 부피비로 1:300을 적용하였다. 농도가 더 진할 경우 도핑 정도가 보다 심해질 것이고, s-VOx에 의한 가시광선의 흡수로 인해 소자 성능이 떨어질 가능성이 있기 때문에 부피비 1:300을 최적의 소자 조건으로 간주하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
11: 금속산화물층 12: 광활성층
121: 도핑 영역 122: 비도핑 영역
13: 하부구조 131: 하부전극
132: 전자수송층 14: 상부전극

Claims (8)

  1. 유기 전자 소자로서:
    하부 구조 상에 형성된 유기고분자 광활성층; 및
    상기 광활성층 상에 배치된 금속산화물층을 포함하고,
    상기 광활성층의 내부에 상기 금속산화물층의 금속이온이 도핑되어 형성된 전하 수송 채널을 가지며,
    상기 금속산화물층의 금속산화물은 상기 유기고분자 광활성층 보다 PH가 낮은 것인,
    유기 전자 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속산화물층은 용액 상태로 도포되어 형성되는 것인,
    유기 전자 소자.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 금속산화물층의 금속산화물은 바나듐 산화물(VOx), 몰리브데늄 산화물 (MoOx), 텅스텐 산화물 (WOx), 또는 니켈 산화물 (NiOx)인 것인,
    유기 전자 소자.
  4. 삭제
  5. 유기 전자 소자의 제조방법으로서:
    하부 구조 상에 유기고분자 광활성층을 형성하는 단계;
    상기 광활성층 상에 금속산화물 용액을 도포하여 금속산화물층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 금속산화물층의 금속이온이 상기 광활성층 내부로 도핑되어 전하 수송 채널을 형성하며,
    상기 금속산화물은 상기 유기고분자 광활성층 보다 PH가 낮은 것인,
    유기 전자 소자의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 금속이온의 도핑 정도는 대기 시간, 상기 금속산화물 용액의 용매의 종류 또는 희석 농도를 통해 조절되는 것인,
    유기 전자 소자의 제조방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 금속산화물은 바나듐 산화물(VOx), 몰리브데늄 산화물 (MoOx), 텅스텐 산화물 (WOx), 또는 니켈 산화물 (NiOx)인 것인,
    유기 전자 소자의 제조방법.
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