KR101972636B1 - Organic device for X-ray detect and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
X-선 검출용 유기소자의 신호 취득 효율을 높일 수 있는 X-선 검출용 유기소자 및 그 제조방법이 개시된다. 종래의 P3HT:PCBM를 기반으로 한 활성층을 포함하는 X-선 검출용 유기소자의 경우 가시광 영역의 흡광도가 저조하여 조사된 X-선이 섬광체에 의해 빛으로 변환되어 검출소자에 입사될 경우 그 흡수율이 낮은 단점을 가지고 있으나, 이를 개선하기 위해 활성층의 물질로 P3HT:ICBA를 사용하여 종래의 P3HT:PCBM 대비 가시광 영역의 흡광도를 개선함으로써 신호 취득 효율을 향상시킬 수 있는 X-선 검출용 유기소자 및 그 제조방법을 제공한다.Disclosed are an organic device for X-ray detection and a method of manufacturing the same. In the case of the X-ray detection organic device including the active layer based on P3HT: PCBM, the absorbance of the X-rays irradiated due to the low absorption of visible light is converted to light by the scintillator and incident on the detection device. Although it has a low disadvantage, to improve this by using P3HT: ICBA as the material of the active layer to improve the signal absorption efficiency by improving the absorbance of the visible light region compared to conventional P3HT: PCBM X-ray detection organic device and It provides a manufacturing method.
Description
본 발명은 X-선 검출용 유기소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 P3HT:ICBA를 이용한 X-선 검출용 유기소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic device for detecting X-rays and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an organic device for detecting X-rays using P3HT: ICBA and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 사용빈도가 높은 디지털 X-선 영상장치는 크게 광도전체 (photoconductor)의 전기적 신호를 직접 받아 영상을 만들어내는 직접변환방식과 유도된 섬광체(scintillator)의 빛을 집광 소자를 이용하여 전기신호로 변환시켜 영상을 만들어내는 간접변환방식이 있다.In general, a high frequency digital X-ray imaging apparatus uses a direct conversion method that directly receives an electrical signal of a photoconductor to produce an image, and uses an optical signal of a scintillator to induce light of a scintillator. There is an indirect conversion method that converts a video into a video.
종래에는 반도체 무기재료 기반의 X-선 검출기가 일반적으로 사용되고 있으며 대체할 기술로써 유기태양전지 기술과 X-선 기술을 접목시킨 유기재료 기반의 검출소자의 연구가 진행되고 있다.Conventionally, an X-ray detector based on a semiconductor inorganic material is generally used, and as a technique to replace, research on an organic material based detection device combining organic solar cell technology and X-ray technology has been conducted.
도 1은 종래의 X-선 검출용 유기소자를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a conventional organic device for detecting X-rays.
도 1을 참조하면, 종래의 X-선 검출용 유기소자(100)는 기판(110), 기판(110) 상부에 형성되는 제1 전극층(120), 제1 전극층(120) 상부에 형성되고 정공의 수송을 향상시키는 정공수송층(130), 정공수송층(130) 상부에 형성되고 인가되는 X-선으로부터 전자-정공쌍을 형성하는 활성층(140) 및 활성층(140) 상부에 형성되는 제2 전극층(150)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional X-ray detecting
이러한 종래의 X-선 검출용 유기소자(100)의 경우 1V 이하의 구동전압에서 동작하며, X-선이 인가되었을 때 변환효율은 반도체기반 검출기의 100분의 1정도의 검출 성능을 갖는다.The conventional X-ray detection
또한, 종래의 X-선 검출용 유기소자(100)는 활성층(140) 물질로써 일반적으로 P3HT:PCBM를 사용한다. 하지만, 간접변환방식에 있어서 P3HT:PCBM 활성층(140)이 적용된 검출소자의 경우 섬광체에서 변환되어 도달하는 광을 다시 전기신호로 변환하는 검출 효율이 낮기에 이에 대한 개선이 필요하다.In addition, the conventional
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 종래의 물질 대비 우수한 흡광도를 기반으로 신호 취득 효율을 향상시킬 수 있는 X-선 검출용 유기소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.The present invention solves the problems of the prior art described above. That is, the present invention provides an X-ray detecting organic device and a method of manufacturing the same, which can improve signal acquisition efficiency based on superior absorbance compared to conventional materials.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 X-선 검출용 유기소자는 기판, 상기 기판 상부에 형성된 제1 전극층, 상기 제1 전극층 상부에 형성되고, 정공의 수송을 향상시키는 정공수송층, 상기 정공수송층 상부에 형성되고, 상기 기판을 투과한 X-선이 흡수되어 전자-정공 쌍을 생성하는 활성층, 상기 활성층 상부에 형성된 제2 전극층 및 상기 기판 하부에 형성되며, 상기 X-선을 가시광선으로 변환하는 섬광체층(scintillator)을 포함하고, 상기 활성층은 P3HT:ICBA의 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 한다.The X-ray detection organic device of the present invention for solving the above problems is a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, the hole transport layer formed on the first electrode layer, to improve the transport of holes, the hole transport layer upper An X-ray formed in the active layer to absorb electrons and generate an electron-hole pair, a second electrode layer formed on the active layer, and a lower layer formed on the substrate, and converting the X-ray into visible light. And a scintillator layer, wherein the active layer is formed of a mixture of P3HT: ICBA.
상기 P3HT:ICBA는 상기 ICBA에 대하여 P3HT 1.2~2중량부로 이루어질 수 있다.The P3HT: ICBA may be made of 1.2 to 2 parts by weight of P3HT based on the ICBA.
상기 P3HT:ICBA는 상기 섬광체층의 스팩트럼 특성과 비교하여 높은 정합도를 갖도록 P3HT와 ICBA는 중량비율로 3:2를 갖을 수 있다.The P3HT and ICBA may have a 3: 2 ratio by weight so that the P3HT: ICBA has a high degree of matching compared to the spectral characteristics of the scintillator layer.
상기 P3HT:ICBA는 유기소자의 총 중량을 기준으로 20중량%의 중량을 갖을 수 있다.The P3HT: ICBA may have a weight of 20% by weight based on the total weight of the organic device.
상기 섬광체층은 Nal:TI, Csl:TI, Y3Al5O12:Ce, CdWO4, LuAG:Ce 및 Gd2O2S:Tb로 이루어진 군에서 어느 하나로 형성될 수 있다.The scintillator layer may be formed of any one of a group consisting of Nal: TI, Csl: TI,
상기 섬광체층은 1mm이하의 두께를 갖을 수 있다.The scintillator layer may have a thickness of 1 mm or less.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 X-선 검출용 유기소자의 제조방법은 기판 상부에 제1 전극층을 형성하는 단계, 상기 제1 전극층 상부에 정공수송층을 형성하는 단계, 상기 정공수송층 상부에 P3HT:ICBA의 혼합물로 형성된 활성층을 형성하는 단계, 상기 활성층 상부에 제2 전극층을 형성하는 단계 및 상기 기판 하부에 섬광체층(scintillator)을 형성하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an organic device for detecting X-rays, the method comprising: forming a first electrode layer on a substrate, forming a hole transport layer on the first electrode layer, and P3HT on the hole transport layer : Forming an active layer formed of a mixture of ICBA, forming a second electrode layer on the active layer and forming a scintillator under the substrate.
상기 기판 상부에 제1 전극층을 형성하는 단계에서, 상기 기판은 ITO 투명 전극이 코팅된 무알칼리 글라스(Non-Alkali Glass) 기판일 수 있다.In the forming of the first electrode layer on the substrate, the substrate may be a non-alkali glass substrate coated with an ITO transparent electrode.
상기 활성층을 형성하는 단계에서, 상기 P3HT:ICBA는 상기 ICBA에 대하여 P3HT 1.2~2중량부로 이루어질 수 있다.In the forming of the active layer, the P3HT: ICBA may be made of 1.2 ~ 2 parts by weight of P3HT relative to the ICBA.
상기 활성층을 형성하는 단계에서, 상기 P3HT:ICBA는 상기 섬광체층의 스팩트럼 특성과 비교하여 높은 정합도를 갖도록 P3HT와 ICBA는 중량비율로 3:2를 갖을 수 있다.In the forming of the active layer, the P3HT and ICBA may have a 3: 2 ratio by weight so that the P3HT: ICBA has a high degree of matching compared to the spectral characteristics of the scintillator layer.
상기 섬광체층을 형성하는 단계에서, 상기 섬광체층은 Nal:TI, Csl:TI, Y3Al5O12:Ce, CdWO4, LuAG:Ce 및 Gd2O2S:Tb로 이루어진 군에서 어느 하나로 형성될 수 있다.In the step of forming the scintillator layer, the scintillator layer may be formed of any one of a group consisting of Nal: TI, Csl: TI, Y3Al5O12: Ce, CdWO4, LuAG: Ce, and Gd2O2S: Tb.
상기 제2 전극층을 형성하는 단계 이후에 봉지(Encapsulation)공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include performing an encapsulation process after forming the second electrode layer.
본 발명에 따르면, 간접변환방식의 유기재료 기반의 X-선 검출소자를 제작함으로써 종래의 반도체기반의 검출소자보다 대면적, 경제성, 공정적인 부분 등의 측면에서 장점을 갖고 있다.According to the present invention, by fabricating an X-ray detection device based on an organic material based on an indirect conversion method, it has advantages in terms of large area, economical efficiency, and fairness, compared to conventional semiconductor-based detection devices.
즉, 종래의 P3HT:PCBM의 혼합물질을 기반으로 한 활성층을 포함하는 X-선 검출소자의 경우 가시광 영역의 흡광도가 저조하여 조사된 X-선이 섬광체에 의해 빛으로 변환되어 검출소자에 입사될 경우 그 흡수율이 낮은 단점을 가지고 있으나, 본 발명에 따른 P3HT:ICBA 혼합물질을 기반으로 한 활성층을 포함하는 X-선 검출소자의 경우 종래의 P3HT:PCBM 대비 가시광 영역의 흡광도가 우수하여 신호 취득 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.That is, in the case of an X-ray detection device including an active layer based on a mixture of P3HT: PCBM in the related art, the absorbed X-rays are irradiated by the scintillator to be incident on the detection device due to low absorbance of the visible light region. In the case of low absorption, the X-ray detection device including the active layer based on the P3HT: ICBA mixture according to the present invention has better absorbance in the visible region compared to the conventional P3HT: PCBM signal acquisition efficiency. There is an advantage to improve.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other technical effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 종래의 X-선 검출용 유기소자를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 X-선 검출용 유기소자를 나타내는 도면이다.
도 3은 유기검출소자의 두 가지 활성층 물질(P3HT:PCBM, P3HT:ICBA)의 흡광 곡선과 섬광체의 발광 곡선의 비교 그래프이다.
도 4는 본 발명의 X-선 검출용 유기소자의 섬광체층에 대한 두께별 발광 스펙트럼을 비교한 그래프이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 X-선 검출용 유기소자의 제작방법을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 유기 X-선 검출소자의 X-선 노출시 검출된 전하량을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 P3HT:ICBA와 종래의 P3HT:PCBM에 따른 검출감도 및 암 전류 밀도를 비교한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 P3HT:ICBA 혼합물의 코팅 전 용해 비중에 따른 간접변환방식의 유기 X-선 검출소자의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 P3HT:ICBA 혼합물의 조성 비율에 따른 간접변환방식의 유기 X-선 검출소자의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 P3HT:ICBA 혼합물의 두께에 따른 간접변환방식의 유기 X-선 검출소자의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 P3HT와 ICBM의 Blending Ratio의 변화에 따른 흡수율을 나타내는 그래프이다.1 is a view showing a conventional organic device for detecting X-rays.
2 is a view showing an organic device for X-ray detection of the present invention.
3 is a graph comparing the absorption curves of the two active layer materials (P3HT: PCBM, P3HT: ICBA) and the emission curves of the scintillator of the organic detection device.
4 is a graph comparing emission spectra of thicknesses of scintillator layers of the organic device for X-ray detection of the present invention.
5 to 9 are diagrams showing a method of manufacturing the organic device for detecting X-rays of the present invention.
10 is a graph showing the amount of charge detected upon X-ray exposure of the organic X-ray detection device according to the present invention.
11 is a graph comparing the detection sensitivity and the dark current density according to the P3HT: ICBA and the conventional P3HT: PCBM of the present invention.
12 is a graph showing the characteristics of the organic X-ray detection device of the indirect conversion method according to the specific gravity of the melt before coating the P3HT: ICBA mixture of the present invention.
13 is a graph showing the characteristics of the organic X-ray detection device of the indirect conversion method according to the composition ratio of the P3HT: ICBA mixture of the present invention.
14 is a graph showing the characteristics of the organic X-ray detection device of the indirect conversion method according to the thickness of the P3HT: ICBA mixture of the present invention.
15 is a graph showing the absorption rate according to the change in the blending ratio of P3HT and ICBM of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. Shall be.
도 2는 본 발명의 X-선 검출용 유기소자(200)를 나타내는 도면이다.2 is a view showing the organic device for detecting
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 X-선 검출용 유기소자(200)는 기판(210), 제1 전극층(220), 정공수송층(230), 활성층(240), 제2 전극층(250) 및 섬광체층(scintillator)(270)을 포함하며, 하부로부터 섬광체층(270), 기판(210), 제1 전극층(220), 정공수송층(230), 활성층(240) 및 제2 전극층(250)의 순서로 형성될 수 있다.2, the
기판(210)은 유리 또는 유연성이 있는 플라스틱으로 형성될 수 있다. 기판(210)이 유연성이 있는 플라스틱일 경우, PET(polyethylene terephthalate), PES (polyester), PT(polythiophene), PI(polyimide)중에서 어느 하나인 플라스틱으로 형성되거나, 알루미늄 포일(aluminum foil), 또는 스테인리스 스틸 포일(stainless steel foil)인 유연한 재료로 형성되어 유연성을 가진다. 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기판(210)은 ITO 투명 전극이 코팅된 무알칼리 글라스(Non-Alkali Glass) 기판(210)일 수 있다.The
제1 전극층(220)은 기판(210) 상부에 형성될 수 있으며, 제1 전극층(220)은 투명하거나 전도성 물질일 수 있다. 제1 전극층(220)을 이루는 물질은 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO), 안티몬 틴 옥사이드(antimony tin oxide: ATO), 플루오린 틴 옥사이드(fluorine tin oxide: FTO), 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al-doped Zinc Oxide: AZO) 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 바람직하게는 인듐 틴 옥사이드(ITO)를 사용하여 제1 전극층(220)이 형성될 수 있다.The
정공수송층(230)은 제1 전극층(220) 상부에 형성될 수 있으며, 활성층(240)과 제1 전극층(220) 사이에 계면 특성을 개선하여 전하 전달 효율을 향상시킬 수 있다. 정공수송층(230)의 재료로는 정공을 수송하는 능력을 갖고, 전자를 차단하는 특성 뿐 아니라 박막 형성 능력이 우수한 화합물일 수 있다. 예를 들어, 정공수송층(230)의 재료는 TPD, PEDOT:PSS, G-PEDOT, PANI:PSS, PANI:CSA, PDBT, NPB, 아릴아민기(arylamine group)를 가지는 저분자와 고분자, 방향족아민기(aromatic amine group)를 가지는 저분자와 고분자 등일 수 있으나, 이제 한정하지는 않는다. 정공수송층(230)의 형성방법으로는 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 바(bar) 코팅법, 닥터블레이드 코팅법, 그라비아 프린팅법 등이 적용될 수 있다.The
활성층(240)은 정공수송층(230) 상부에 형성될 수 있으며, 활성층(240)에서는 인가된 X-선으로부터의 전자와 정공이 각각의 전극으로 분리되어 수송 및 주입된다. 활성층(240)은 다양한 형태로 구현이 가능한데, 도너(donor)물질과 억셉터(acceptor)물질의 혼합박막층의 1층구조를 취할 수도 있으며, 도너물질과 억셉터 물질이 각각 적층된 형태의 2층구조를 취할 수도 있다.The
도너물질로는 CuPc(copper phthalocyanine)과 같은 프탈로 시아닌계 안료, 인디고, 티오인디고계 안료, 멜로시아닌 화합물, 시아닌 화합물 등의 저분자 화합물과 폴리파라페닐렌비닐렌(poly-ρ-phenylenevinylene; PPV)등과 같은 페닐렌비닐렌계 고분자 유도체, 폴리티오펜(polythiophene), PCPDTBT, P3HT등과 같은 싸이오펜계 고분자 유도체 등을 포함하는 전도성 고분자가 이용될 수 있으나, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따르면 도너물질로 P3HT(poly(3-hexylthiopene))가 사용될 수 있다.As donor materials, low molecular weight compounds such as phthalocyanine pigments such as copper phthalocyanine (CuPc), indigo, thioindigo pigments, melocyanine compounds, and cyanine compounds, and polyparaphenylenevinylene (PPV); A conductive polymer including a phenylene vinylene-based polymer derivative such as), a thiophene-based polymer derivative such as polythiophene, PCPDTBT, P3HT, etc. may be used, but according to a preferred embodiment of the present invention, a donor material P3HT (poly (3-hexylthiopene)) may be used.
억셉터 물질로는 풀러렌(fullerene; C60), ICBA, ICBM, PCBM, PC70BM과 같은 풀러렌 유도체, 페릴렌(perylene), PTCBI와 같은 페릴렌 유도체, CdS, CdSe, CdTe, 또는 ZnSe와 같은 반도체 나노입자가 사용 될 수 있으나, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따르면 억셉터 물질로 ICBA(indene-C60 bisadduct)가 사용될 수 있다.Acceptor materials include fullerene (C60), ICBA, ICBM, PCBM, fullerene derivatives such as PC70BM, perylenes, perylene derivatives such as PTCBI, semiconductor nanoparticles such as CdS, CdSe, CdTe, or ZnSe Although may be used, according to a preferred embodiment according to the invention ICBA (indene-C60 bisadduct) may be used as the acceptor material.
즉, 본 발명에 따른 X-선 검출용 유기소자(200)의 활성층(240) 물질로써 도너물질인 P3HT(poly(3-hexylthiopene))와 억셉터 물질인 ICBA(indene-C60 bisadduct)를 혼합한 P3HT:ICBA 혼합물이 활성층(240)으로 사용될 수 있다. 일예로써, 종래의 P3HT:PCBM의 혼합물질을 기반으로 한 활성층(240)을 포함하는 유기 검출소자의 경우 가시광 영역의 흡광도가 저조하여 조사된 X-선이 섬광체에 의해 빛으로 변환되어 검출소자에 입사될 경우 그 흡수율이 낮은 단점을 가지고 있으나, 본 발명에 따른 P3HT:ICBA 혼합물질을 기반으로 한 활성층(240)을 포함하는 X-선 검출용 유기소자(200)의 경우 종래의 P3HT:PCBM 대비 가시광 영역의 흡광도가 우수하여 신호 취득 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.That is, as the
도 3은 유기검출소자의 두 가지 활성층 물질(P3HT:PCBM, P3HT:ICBA)의 흡광 곡선과 섬광체의 발광 곡선의 비교 그래프이다.3 is a graph comparing the absorption curves of the two active layer materials (P3HT: PCBM, P3HT: ICBA) and the emission curves of the scintillator of the organic detection device.
도 3을 참조하면, 간접변환방식의 유기재료 기반의 X-선 검출소자에 대해 종래의 활성층(240) 물질인 P3HT:PCBM과 본 발명에 따른 활성층(240) 물질인 P3HT:ICBA의 발광 곡선을 섬광체(scintillator)의 발광 곡선과 비교하였다.Referring to FIG. 3, the emission curves of P3HT: PCBM, which is a conventional
도 3에 도시한 그래프에서와 같이 종래의 P3HT:PCBM의 경우 약 520nm의 파장대역에서 흡광도(absorbance)가 최고치를 보인 이후 파장이 증가할수록 흡광도가 낮아지다가 600nm 중반 이후부터는 빛을 거의 흡수하지 못하는 양상을 보인다. 그러나, 본 발명의 P3HT:ICBA의 경우 전체 가시광 영역 대역에서 P3HT:PCBM에 비해 상대적으로 우수한 흡광도를 보이며, 섬광체의 발광 곡선과 비교하여 정합도가 높기 때문에 상대적으로 높은 변환효율을 기대할 수 있다.As shown in the graph of FIG. 3, in the case of the conventional P3HT: PCBM, the absorbance decreases as the wavelength increases after showing the highest absorbance in the wavelength band of about 520 nm, but hardly absorbs light after the mid-600 nm. Seems. However, the P3HT: ICBA of the present invention shows relatively good absorbance compared to P3HT: PCBM in the entire visible light band, and can be expected to have a relatively high conversion efficiency since the matching degree is high compared to the emission curve of the scintillator.
또한, P3HT:ICBA는 ICBA에 대하여 P3HT 1.2~2중량부로 이루어지는 것이 바람직하다. 더욱 상세하게는, P3HT:ICBA는 섬광체의 스팩트럼 특성과 비교하여 높은 정합도를 갖도록 P3HT와 ICBA의 중량비율로 3:2를 갖는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that P3HT: ICBA consists of 1.2-2 weight part of P3HT with respect to ICBA. More specifically, P3HT: ICBA preferably has a 3: 2 ratio by weight of P3HT and ICBA so as to have a high degree of matching compared to the spectral characteristics of the scintillator.
일반적으로, 도너물질인 P3HT의 함량 변화는 흡수스펙트럼(Absorption Spectrum)에 영향을 미치게 된다. 즉, ICBA에 대하여 P3HT의 중량부가 1.2보다 낮아지면 섬광체의 Peak Emission이 발생되는 540nm 전후의 Absorption이 감소하는 경향을 보이기 때문에, 이에 따라 생성되는 전하(Charge)량 역시 감소하게 되며, ICBA에 대하여 P3HT의 중량부가 2보다 높아지게 되면 Absorption의 증가에 따라 생성되는 전하량 역시 증가하는 경향을 보이지만, 활성층을 구성하는 억셉터 물질인 ICBA의 함량이 감소됨에 따른 Percolation Path의 형성이 잘 이루어지지 않기 때문에 수집되는 전하량이 줄어들게 된다.In general, the change in the content of the donor material P3HT will affect the absorption spectrum (Absorption Spectrum). In other words, if the weight part of P3HT is lower than 1.2 with respect to ICBA, the absorption around 540 nm where the peak emission of the scintillator tends to decrease, and thus the amount of charge generated is also reduced. When the weight part of is higher than 2, the amount of charge generated also increases as the absorption increases, but the amount of charge collected because the percolation path is not formed well due to the decrease of the content of the acceptor material ICBA, which constitutes the active layer. Will be reduced.
또한, P3HT:ICBA를 이용한 X-선 검출기에서는 섬광체의 Emission 에너지의 흡수를 통한 전하 생성이 전하 이동을 통한 수집보다 검출기 성능에 미치는 영향이 크기 때문에 상기한 바와 같이 도너물질인 P3HT의 함량을 억셉터 물질인 ICBA에 비해 높이는 것이 변환효율(Sensitivity)을 향상시키는 데에 유리하다.In addition, in the X-ray detector using P3HT: ICBA, the charge generation through absorption of the emission energy of the scintillator has a greater effect on the detector performance than the collection through charge transfer, thus accepting the content of the donor material P3HT as described above. It is advantageous to increase the conversion efficiency (Sensitivity) compared to the ICBA material.
계속해서, 제2 전극층(250)은 활성층(240) 상부에 형성될 수 있으며, 전자를 수집하는 역할 즉, 활성층(240)에서 분리된 전자를 받아들이는 역할을 수행한다. 이러한 제2 전극층(250)의 재료는 일함수가 작은 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물 중 하나 또는 하나 이상일 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 구체적으로 제2 전극층(250)의 재료는 알루미늄(Al), 아연(Zn), 타타늄(Ti), 인듐(In), 알칼리 금속, 나트륨-칼륨(Na:K)합금, 마그네슘-은(Mg:Ag)합금, 리튬-알루미늄(Li/Al)이층전극, 리튬플루오라이드-알루미늄(LiF/Al)이층전극 중 하나 또는 하나 이상일 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 제2 전극층(250)은 DC스퍼터링방식, 열증착 또는 이와 달리 화학적 증착법(CVD), 원자층증착(ALD), 전기도금 및 각종 프린팅기술과 같은 습식방식 등에 의해 형성될 수 있다. 또한, 도 2에서는 생략되었으나 활성층(240)과 제2 전극층(250) 사이에는 생성된 전하의 취득효율을 높이기 위해 Alq3과 같은 전자수송층(미도시)이 더 포함될 수도 있다.Subsequently, the
일반적으로, X-선 검출용 유기소자는 크게 광도전체 (photoconductor)의 전기적 신호를 직접 받아 영상을 만들어내는 직접변환방식과 유도된 섬광체층(scintillator)(270)의 빛을 집광 소자를 이용하여 전기신호로 변환시켜 영상을 만들어내는 간접변환방식이 있다. 보다 구체적으로, 직접검출방식의 경우 입사되는 X-선에 의해 유기소자의 활성층(240)에서 생성되는 전하를 측정하는 방식이며, 간접검출방식의 경우 검출소자에 섬광체층(270)을 부착하여 섬광체층(270)에 의해 변환된 가시광에 의하여 유기소자의 활성층(240)에서 생성되는 전하를 측정하는 방식이다.In general, the organic device for detecting X-rays is a direct conversion method for generating an image by directly receiving an electrical signal of a photoconductor and using a light collecting element to induce light from the
본 발명에 따른 X-선 검출용 유기소자(200)는 상기한 간접변환방식을 적용하기 위해 유기소자의 기판(210) 하부에 섬광체층(270)이 형성된다. 따라서 형성된 섬광체층(270)에 의해 입사되는 X-선이 가시광으로 변화하게 되고, 변화된 가시광이 활성층(240)에 도달하여 활성층(240)에서 생성되는 전하를 측정하게 된다.In the
섬광체층(270)에 사용될 수 있는 물질로는, 예를 들어, Nal:TI, Csl:TI, Y3Al5O12:Ce, CdWO4, LuAG:Ce, Gd2O2S:Tb등이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 표 1에서와 같이 Maximum emission이 540nm를 갖고, PL output이 59000photons/MeV인 CsI:TI가 사용될 수 있다.As a material that can be used for the
도 4는 본 발명의 X-선 검출용 유기소자의 섬광체층에 대한 두께별 발광 스펙트럼을 비교한 그래프이다.4 is a graph comparing emission spectra of thicknesses of scintillator layers of the organic device for X-ray detection of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 X-선 검출용 유기소자(200)의 섬광체층(270)으로 CsI:TI를 사용하였을 때 1mm, 2mm, 4mm의 두께에 대해 각각 발광특성을 비교하였다. 실험결과 1mm 두께를 갖는 섬광체층(270)이 가장 우수한 발광특성을 보이는 것을 확인할 수 있다. 이는, 1mm 보다 두꺼운 2mm, 4mm의 섬광체층(270)은 섬광체층(270) 내부에서 생성된 가시광 Photon이 섬광체층(270) 내에서 재흡수가 일어나거나, 후면이 아닌 다른 방향으로 이동되는 이유에 기인하기 때문이다.Referring to FIG. 4, when CsI: TI was used as the
도 5 내지 도 9는 본 발명의 X-선 검출용 유기소자의 제작방법을 나타내는 도면이다.5 to 9 are diagrams showing a method of manufacturing the organic device for detecting X-rays of the present invention.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 X-선 검출용 유기소자(200)의 제작방법은 기판(210) 상부에 제1 전극층(220)을 형성하는 단계, 제1 전극층(220) 상부에 정공수송층(230)을 형성하는 단계, 정공수송층(230) 상부에 P3HT:ICBA의 혼합물로 형성된 활성층(240)을 형성하는 단계, 활성층(240) 상부에 제2 전극층(250)을 형성하는 단계 및 기판(210) 하부에 섬광체층(270)을 형성하는 단계를 포함한다.5 to 9, in the method of fabricating the X-ray detecting
기판(210) 상부에 제1 전극층(220)을 형성하는 단계에서는 도 5에 도시한 바와 같이, 투명 유리나 유연성을 갖는 폴리머 기판(210) 상에 DC 스퍼터링 방식 또는 이와 달리 화학적 증착법(CVD), 원자층 증착(ALD), 졸겔 코팅(sol-gel coating), 전기도금 등에 의해 투명전극인 제1 전극층(220)이 형성될 수 있다. 기판(210)은 사용 직전에 세정공정을 거치며, 아세톤, 알콜, 물 혹은 이들의 혼합 용액에 담근 후 초음파 세정을 실시할 수도 있다. 이러한 투명전극의 두께는 100~1,000nm일 수 있으나 이에 한정하지는 않는다. 또한, 사용되는 기판(210)은 바람직하게는 ITO 투명 전극이 코팅된 무알칼리 글라스(Non-Alkali Glass) 기판(210)일 수 있다.In the forming of the
제1 전극층(220) 상부에 정공수송층(230)을 형성하는 단계는 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 전극층(220) 상부에 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 바(bar) 코팅법, 닥터블레이드 코팅법, 그라비아 프린팅법 등을 이용하여 정공수송층(Hole Transfer Layer, HTL)(230)을 형성할 수 있다. 이와 같이 형성된 정공수송층(230)의 두께는 5~300nm일 수 있으나 이에 한정하지는 않는다. 정공수송층(230) 물질로는 TPD, PEDOT:PSS, G-PEDOT, PANI:PSS, PANI:CSA, PDBT, NPB, 아릴아민기(arylamine group)를 가지는 저분자와 고분자, 방향족아민기(aromatic amine group)를 가지는 저분자와 고분자 등일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.Forming the
정공수송층(230) 상부에 P3HT:ICBA로 형성된 활성층(240)을 형성하는 단계에서, 활성층(240)은 도너물질로 CuPc(copper phthalocyanine)과 같은 프탈로 시아닌계 안료, 인디고, 티오인디고계 안료, 멜로시아닌 화합물, 시아닌 화합물 등의 저분자 화합물과 폴리파라페닐렌비닐렌(poly-ρ-phenylenevinylene; PPV)등과 같은 페닐렌비닐렌계 고분자 유도체, 폴리티오펜(polythiophene), PCPDTBT, P3HT등과 같은 싸이오펜계 고분자 유도체 등을 포함하는 전도성 고분자가 이용될 수 있으나, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따르면 도너물질로 P3HT(poly(3-hexylthiopene))가 사용될 수 있다. 또한, 억셉터 물질로는 풀러렌(fullerene; C60), ICBA, ICBM, PCBM, PC70BM과 같은 풀러렌 유도체, 페릴렌(perylene), PTCBI와 같은 페릴렌 유도체, CdS, CdSe, CdTe, 또는 ZnSe와 같은 반도체 나노입자가 사용 될 수 있으나, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따르면 억셉터 물질로 ICBA(indene-C60 bisadduct)가 사용될 수 있다.In the step of forming the
즉, 본 발명에 따른 X-선 검출용 유기소자(200)의 활성층(240) 물질로써 도너물질인 P3HT(poly(3-hexylthiopene))와 억셉터 물질인 ICBA(indene-C60 bisadduct)를 혼합한 P3HT:ICBA 혼합물이 활성층(240)으로 사용될 수 있다. 여기서, P3HT:ICBA는 ICBA에 대하여 P3HT 1.2~2중량부로 이루어지는 것이 바람직하다. 더욱 상세하게는, P3HT:ICBA는 기판(210) 하부에 형성되는 섬광체층(270)의 스팩트럼 특성과 비교하여 높은 정합도를 갖도록 P3HT와 ICBA는 중량비율로 3:2를 갖는 것이 바람직하다. 또한, P3HT:ICBA의 중량%는 유기소자의 총 중량을 기준으로 20중량%(mg/ml)의 중량을 갖는 것이 바람직하다.That is, as the
상기한 P3HT:ICBA를 이용하여 활성용액이 형성되면, 활성용액을 정공수송층(230) 상부에 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 스크린 인쇄 공정, 바 코팅, 닥터블레이드 코팅 및 그라비아 프린팅등을 이용하여 활성층(240)을 형성한다.When the active solution is formed using the P3HT: ICBA, the active solution is spin-coated, spray-coated, screen printing, bar coating, doctor blade coating, and gravure printing on the hole-transporting
이렇게 형성된 P3HT:ICBA 물질 기반의 X-선 검출용 유기소자(200)는 종래의 P3HT:PCBM 물질 대비 가시광 영역의 흡광도가 우수하여 신호 취득 효율을 향상시킬 수 있다.The P3HT: ICBA material-based
활성층(240) 상부에 제2 전극층(250)을 형성하는 단계에서는 도 8에 도시한 바와 같이, 활성층(240) 상부에 활성층(240)에서 분리된 전자를 받아들이는 역할을 수행하는 제2 전극층(250)이 형성된다. 제2 전극층(250)은 알루미늄(Al), 아연(Zn), 타타늄(Ti), 인듐(In), 알칼리 금속, 나트륨-칼륨(Na:K)합금, 마그네슘-은(Mg:Ag)합금, 리튬-알루미늄(Li/Al)이층전극, 리튬플루오라이드-알루미늄(LiF/Al)이층전극과 같이 금속전극일 수 있으며, 활성층(240) 상부에 DC스퍼터링방식, 열증착 또는 이와 달리 화학적 증착법(CVD), 원자층증착(ALD), 전기도금 및 각종 프린팅기술과 같은 습식방식 등에 의해 형성될 수 있다. 도시하지는 않았지만 활성층(240)과 제2 전극층(250) 사이에는 생성된 전하의 취득효율을 높이기 위해 Alq3과 같은 전자수송층(미도시)이 활성층(240) 상부에 잉크젯방식, 오프셋 인쇄방식, 그라비아 인쇄방식 등으로 더 형성될 수 있다.In the forming of the
제2 전극층(250)을 형성하는 단계 이후에는, 봉지(Encapsulation) 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 봉지 공정은 유기소자를 공기 중의 수분과 산소로부터 보호하기 위해 제1 전극층(220), 정공수송층(230), 활성층(240) 및 제2 전극층(250)의 외부를 감싸도록 봉지층(260)이 형성될 수 있다.After forming the
기판(210) 하부에 섬광체층(270)을 형성하는 단계는 도 9에 도시한 바와 같이, 상술한 봉지 공정에 의해 봉지층(260)을 형성한 이후에, 제작된 유기소자와 섬광체층(270) 사이의 광학적 손실을 최소화하기 위한 광학적 접착제(Optical Glue)등을 이용하여 섬광체층(270)이 유기소자의 기판(210)하부에 형성될 수 있다.The forming of the
도 10은 본 발명에 따른 유기 X-선 검출소자의 X-선 노출시 검출된 전하량을 나타내는 그래프이다.10 is a graph showing the amount of charge detected upon X-ray exposure of the organic X-ray detection device according to the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 실험예는 P3HT:ICBA를 기반으로 제작된 간접 방식 검출소자에서 X-선을 온, 오프하여 X-선을 조사하였을 때 생성된 전하량을 통해 소자의 성능을 평가하는 방식으로 진행하였다. 본 실험을 위해 의료용으로 주로 이용되는 관전압 80kVp, 63mAs의 인가 조건에서 본 발명의 유기소자(200)에 0.2~1.0V의 직류전압을 인가하여 X-선이 조사되었을 때 생성된 전하량을 음극에서 측정하였다.Referring to FIG. 10, the experimental example according to the present invention shows the performance of the device through the amount of charge generated when X-rays are irradiated by turning on and off X-rays in an indirect type detection device manufactured based on P3HT: ICBA. The evaluation was carried out. The amount of charge generated when X-rays were irradiated by applying a DC voltage of 0.2 to 1.0 V to the
측정결과 도 10에 도시한 바와 같이, 0.2V에서 1.0V로 인가전압이 증가할수록 음극에서 측정되는 전하량이 증가되는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 10, as the applied voltage increases from 0.2V to 1.0V, the amount of charge measured at the cathode may be increased.
측정된 전하량을 기반으로 하여 본 발명에 따른 간접변환방식의 X-선 검출소자(200)에 대한 수집 전하 밀도(Collected charge density, CCD), 암 전류 밀도(Dark current density, DCD) 및 X-선 검출감도(Sensitivity)를 각각 계산할 수 있다.Based on the measured charge amount, the collected charge density (CD), dark current density (DDC), and X-ray of the indirect conversion type
수집 전하 밀도를 계산하기 위한 수식을 수학식 1에 나타내었다.
여기서, Exposed Detection Area는 X-선 검출 영역을 의미하고, Charges during X-rayON은 X선이 조사될 때의 측정된 전하량을 의미한다.Here, the Exposed Detection Area refers to the X-ray detection area, and Charges during X-rayON refers to the measured amount of charge when X-rays are irradiated.
또한, 암 전류 밀도를 계산하기 위한 수식은 수학식 2에, 검출감도를 계산하기 위한 수식은 수학식 3에 각각 나타내었다.In addition, a formula for calculating the dark current density is shown in
여기서, Exposed Dose는 피복 선량, Exposed Detection Area는 X선 검출 영역을 의미하고, Charges during X-rayON는 X선이 조사될 때의 측정된 전하량을 의미한다.Here, Exposed Dose means a covering dose, an Exposed Detection Area means an X-ray detection region, and Charges during X-rayON means a measured amount of charge when X-rays are irradiated.
도 11은 본 발명의 P3HT:ICBA와 종래의 P3HT:PCBM에 따른 검출감도 및 암 전류 밀도를 비교한 그래프이다.11 is a graph comparing the detection sensitivity and the dark current density according to the P3HT: ICBA and the conventional P3HT: PCBM of the present invention.
또한, 도 11에 도시된 그래프에 따른 데이터를 표 2에 나타내었다.In addition, data according to the graph shown in FIG. 11 is shown in Table 2.
[nC/mRcm2]Sensitivity
[nC / mRcm 2 ]
[nA/cm2]Dark current density
[nA / cm 2 ]
도 11 및 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 P3HT:ICBA 기반 X-선 검출용 유기소자(200)의 경우 종래의 P3HT:PCBM 기반 X-선 검출용 유기소자에 비해 동일 전압 조건에서 상대적으로 5%이상 향상된 검출 성능을 보였으며, 암전류(X-선이 없는 상황에서 동일 전압을 인가 시 유기검출소자에서 측정되는 전류)밀도의 경우 50% 이상 감소된 효과를 확인 할 수 있다.Referring to FIG. 11 and Table 2, the P3HT: ICBA based X-ray detection
도 12는 본 발명의 P3HT:ICBA 혼합물의 코팅 전 용해 비중에 따른 간접변환방식의 유기 X-선 검출소자의 특성을 나타낸 그래프이다.12 is a graph showing the characteristics of the organic X-ray detection device of the indirect conversion method according to the specific gravity of the melt before coating the P3HT: ICBA mixture of the present invention.
도 13은 본 발명의 P3HT:ICBA 혼합물의 조성 비율에 따른 간접변환방식의 유기 X-선 검출소자의 특성을 나타낸 그래프이다.13 is a graph showing the characteristics of the organic X-ray detection device of the indirect conversion method according to the composition ratio of the P3HT: ICBA mixture of the present invention.
도 14는 본 발명의 P3HT:ICBA 혼합물의 두께에 따른 간접변환방식의 유기 X-선 검출소자의 특성을 나타낸 그래프이다.14 is a graph showing the characteristics of the organic X-ray detection device of the indirect conversion method according to the thickness of the P3HT: ICBA mixture of the present invention.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 P3HT:ICBA 혼합물의 성능 향상을 위해 간접변환방식의 X-선 검출용 유기소자(200)를 P3HT:ICBA로 구성된 활성층(240)의 비중, 조성 비율 및 두께를 각각 공정 변수로 하여 실험을 실시하였다. 여기서, 종래의 P3HT:PCBM 기반 X-선 검출용 유기소자를 기본 구조로 선정하였고, 각각의 그래프상에 REF로 표기하였다. 또한, 본 실험결과에 대한 특성 오차는 각각의 그래프상에 Error-bar로 표기하였으며, 표본의 수는 각 조건 별로 10개 하고, 인가된 전압은 -1.0V로 하였다.12 to 14, the specific gravity and composition of the
도 12는 공정 변수중 P3HT:ICBA로 구성된 활성층(240)의 중량%를 유기소자의 총 중량을 기준으로 변경하며 실시한 실험결과이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 후보군중에서 20중량%(mg/ml)를 갖는 소자의 평균 수집 전하 밀도는 36277.97 nC/Cm2, 암 전류 밀도는 659.87 nA/Cm2, 검출감도는 92.41 nC/mRcm2로 가장 우수한 특성을 나타내는 것을 확인 할 수 있다.12 is an experimental result of changing the weight percent of the
도 13은 공정 변수중 P3HT:ICBA의 조성 비율의 변화에 따른 실험결과를 나타낸다. 도 13에 도시한 바와 같이, 후보군 중에서 3:2의 조성 비율을 갖는 소자의 평균 수집 전하 밀도는 42652.82 nC/Cm2, 암 전류 밀도는 486.64 nA/Cm2, 검출감도는 108.65 nC/mRcm2로 가장 우수한 특성을 나타내는 것을 확인 할 수 있다.Figure 13 shows the experimental results according to the change in the composition ratio of P3HT: ICBA of the process variables. As shown in FIG. 13, the average collected charge density of the device having a composition ratio of 3: 2 among the candidate groups was 42652.82 nC / Cm 2 , the dark current density was 486.64 nA / Cm 2 , and the detection sensitivity was 108.65 nC / mRcm 2 . It can be seen that it shows the best characteristics.
도 14는 공정 변수중 P3HT:ICBA 기반의 활성층(240)의 두께의 변화에 따른 실험결과를 나타낸다. 도 14에 도시한 바와 같이, 후보군 중에서 활성층(240)의 두께가 118.2mm일 때 평균 수집 전하 밀도는 46432.42 nC/Cm2, 암 전류 밀도는 205.03 nA/Cm2, 검출감도는 118.28 nC/mRcm2로 가장 우수한 특성을 나타내는 것을 확인 할 수 있으며, 이는 종래의 P3HT:PCBM로 구성된 소자보다 향상된 결과를 나타낸다.14 shows an experimental result according to a change in the thickness of the P3HT: ICBA-based
도 15는 본 발명의 P3HT와 ICBM의 Blending Ratio의 변화에 따른 흡수율을 나타내는 그래프이다.15 is a graph showing the absorption rate according to the change in the blending ratio of P3HT and ICBM of the present invention.
도 15를 참조하면, X-선 조사시 CsI(TI)에서 발생되는 발광 스펙트럼을 고려했을 때, 3:2의 Blending Ratio를 갖는 간접변환방식의 X-선 검출소자에서 가장 높은 흡수율을 확인할 수 있다. 즉, 3:2의 Blending Ratio를 갖는 간접변환방식의 X-선 검출소자가 CsI(TI) 섬광체의 발광 곡선과 비교하여 정합도가 높은 스팩트럼 특성을 갖으며, CsI(TI) 섬광체의 Emission Peak가 발생하는 540nm 부분에서 가장 높은 흡수율을 보인다.Referring to FIG. 15, when considering the emission spectrum generated from CsI (TI) during X-ray irradiation, the highest absorption rate can be confirmed in the X-ray detection device of the indirect conversion method having a blending ratio of 3: 2. . That is, the indirect conversion X-ray detection device having a blending ratio of 3: 2 has a high matching spectrum characteristic compared to the emission curve of the CsI (TI) scintillator, and the emission peak of the CsI (TI) scintillator is It shows the highest absorption in the 540nm that occurs.
상술한 바와 같이, 종래의 P3HT:PCBM의 혼합물질을 기반으로 한 활성층(240)을 포함하는 X-선 검출용 유기소자의 경우 가시광 영역의 흡광도가 저조하여 조사된 X-선이 섬광체에 의해 빛으로 변환되어 검출소자에 입사될 경우 그 흡수율이 낮은 단점을 가지고 있으나, 본 발명에 따른 P3HT:ICBA 혼합물질을 기반으로 한 활성층(240)을 포함하는 X-선 검출용 유기소자(200)의 경우 종래의 P3HT:PCBM 대비 가시광 영역의 흡광도가 우수하여 신호 취득 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, in the case of the organic device for detecting X-rays including the
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples for clarity and are not intended to limit the scope of the present invention. It is apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.
210 : 기판 220 : 제1 전극층
230 : 정공수송층 240 : 활성층
250 : 제2 전극층 260 : 봉지층
270 : 섬광체층210: substrate 220: first electrode layer
230: hole transport layer 240: active layer
250: second electrode layer 260: encapsulation layer
270: scintillator layer
Claims (12)
상기 기판 상부에 형성된 제1 전극층;
상기 제1 전극층 상부에 형성되고, 정공의 수송을 향상시키는 정공수송층;
상기 정공수송층 상부에 형성되고, 상기 기판 하부에서 발생한 가시광선을 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성하는 P3HT:ICBA의 혼합물로 형성된 활성층;
상기 활성층 상부에 형성된 제2 전극층; 및
상기 기판 하부에 형성되고, X-선을 가시광선으로 변환하며, 1mm의 두께를 갖는 섬광체층(scintillator);을 포함하고,
상기 P3HT:ICBA에서 P3HT와 ICBA의 중량비율은,
540nm 파장에서 방사피크(Emission Peak)를 갖는 CsI:Tl의 스팩트럼 발광(Emission) 곡선과 상기 P3HT:ICBA의 혼합물로 형성된 활성층의 흡광도(Absorbance) 곡선의 정합도를 고려하여 3:2를 가지며,
관전압 80kVp의 인가 조건에서 상기 P3HT:ICBA의 혼합물로 형성된 활성층의 두께는 116nm 내지 145nm의 두께를 갖는 것인 X-선 검출용 유기소자.Board;
A first electrode layer formed on the substrate;
A hole transport layer formed on the first electrode layer and improving hole transport;
An active layer formed on the hole transport layer and formed of a mixture of P3HT: ICBA that absorbs visible light generated under the substrate to generate an electron-hole pair;
A second electrode layer formed on the active layer; And
And a scintillator formed on the substrate and converting X-rays into visible light and having a thickness of 1 mm.
The weight ratio of P3HT and ICBA in the P3HT: ICBA,
It has a 3: 2 in consideration of the match between the spectral emission curve of CsI: Tl having an emission peak at a wavelength of 540 nm and the absorbance curve of the active layer formed of the mixture of P3HT: ICBA,
The thickness of the active layer formed of the mixture of P3HT: ICBA under the application condition of the tube voltage of 80kVp has a thickness of 116nm to 145nm organic device for X-ray detection.
상기 P3HT:ICBA는 상기 ICBA에 대하여 P3HT 1.2~2중량부로 이루어지는 것인 X-선 검출용 유기소자.The method of claim 1,
Wherein the P3HT: ICBA is an organic device for X-ray detection of 1.2 to 2 parts by weight of P3HT relative to the ICBA.
상기 활성층의 P3HT:ICBA의 중량은 20 내지 25중량%의 중량을 갖는 것인 X-선 검출용 유기소자.The method of claim 1,
P3HT: the weight of the ICBA of the active layer is an organic device for detecting X-rays having a weight of 20 to 25% by weight.
상기 제1 전극층 상부에 정공수송층을 형성하는 단계;
상기 정공수송층 상부에 P3HT:ICBA의 혼합물로 형성된 활성층을 형성하는 단계;
상기 활성층 상부에 제2 전극층을 형성하는 단계; 및
상기 기판 하부에 CsI:Tl로 형성되고, X-선을 가시광선으로 변환하며, 1mm의 두께를 갖는 섬광체층(scintillator)을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 P3HT:ICBA에서 P3HT와 ICBA의 중량비율은,
540nm 파장에서 방사피크(Emission Peak)를 갖는 상기 CsI:Tl의 스팩트럼 발광(Emission) 곡선과 상기 P3HT:ICBA의 혼합물로 형성된 활성층의 흡광도(Absorbance) 곡선의 정합도를 고려하여 3:2를 가지며,
관전압 80kVp의 인가 조건에서 상기 P3HT:ICBA의 혼합물로 형성된 활성층의 두께는 116nm 내지 145nm의 두께를 갖는 것인 X-선 검출용 유기소자의 제조방법.Forming a first electrode layer on the substrate;
Forming a hole transport layer on the first electrode layer;
Forming an active layer formed of a mixture of P3HT: ICBA on the hole transport layer;
Forming a second electrode layer on the active layer; And
Forming a scintillator formed of CsI: Tl under the substrate, converting X-rays into visible light, and having a thickness of 1 mm;
The weight ratio of P3HT and ICBA in the P3HT: ICBA,
It has a 3: 2 in consideration of the spectral emission curve of the CsI: Tl having an emission peak at a wavelength of 540 nm and the absorbance curve of an active layer formed of a mixture of P3HT: ICBA,
The thickness of the active layer formed of the mixture of P3HT: ICBA under the application condition of the tube voltage of 80kVp has a thickness of 116nm to 145nm.
상기 기판은 ITO 투명 전극이 코팅된 무알칼리 글라스(Non-Alkali Glass) 기판인 것인 X-선 검출용 유기소자의 제조방법.The method of claim 7, wherein in the forming of the first electrode layer on the substrate,
The substrate is a method of manufacturing an organic device for detecting X-rays that is a non-alkali glass substrate coated with an ITO transparent electrode.
상기 P3HT:ICBA는 상기 ICBA에 대하여 P3HT 1.2~2중량부로 이루어지는 것인 X-선 검출용 유기소자의 제조방법.The method of claim 7, wherein in the step of forming the active layer,
Wherein the P3HT: ICBA is P2HT 1.2 to 2 parts by weight based on the ICBA manufacturing method of the organic device for detecting X-rays.
상기 제2 전극층을 형성하는 단계 이후에 봉지(Encapsulation)공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것인 X-선 검출용 유기소자의 제조방법.The method of claim 7, wherein
A method of manufacturing an organic device for detecting X-rays, further comprising performing an encapsulation process after forming the second electrode layer.
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