KR20150002812A - Functionalization of a substrate - Google Patents

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KR20150002812A
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Abstract

전극의 일함수를 증가시키는 방법을 제공한다. 상기 방법은 전자기 방사선을 사용하여 전구체로부터 음전기 종을 획득하고, 상기 전극의 표면을 상기 음전기 종과 반응시킴을 포함한다. 작용화된 기판을 포함하는 전극을 또한 제공한다.Thereby increasing the work function of the electrode. The method includes obtaining a negatively charged species from the precursor using electromagnetic radiation, and reacting the surface of the electrode with the negatively charged species. An electrode comprising a functionalized substrate is also provided.

Description

기판의 작용화{FUNCTIONALIZATION OF A SUBSTRATE}{FUNCTIONALIZATION OF A SUBSTRATE}

관련 출원의 상호 참조Cross reference of related application

본 출원은 2012년 4월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 제 13/446,927 호, 2012년 7월 18일자로 출원된 미국 가 특허 출원 제 61/673,147 호, 2013년 3월 30일자로 출원된 미국 가 특허 출원 제 61/806,855 호, 및 2012년 4월 13일자로 출원된 캐나다 특허 출원 제 2,774,591 호로부터의 우선권을 청구하며, 이들 각각의 내용은 내용 전체가 본 발명에 참고로 인용된다.This application is related to U.S. Patent Application No. 13 / 446,927, filed April 13, 2012, U.S. Patent Application No. 61 / 673,147, filed July 18, 2012, U.S. Patent Application No. 60 / 673,147 filed on March 30, No. 61 / 806,855, and Canadian Patent Application No. 2,774,591, filed April 13, 2012, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

기술 분야Technical field

하기는 일반적으로 기판의 작용화에 관한 것이다.
The following generally relates to functionalization of the substrate.

유기 발광 다이오드(OLED)는 디스플레이 및 다른 광전자 용도에 점점 더 널리 사용되고 있다. 유기 전자 디스플레이는 전형적으로 OLED들의 매트릭스로 이루어지며, 이들은 각각 전류에 의해 여기시 빛을 방출하는 유기 물질들의 박막을 포함한다. 상기 유기 박막은 전형적으로 애노드와 캐쏘드 사이에 샌드위치되며, 이는 상기 유기 박막에 전류를 제공하여 상기 막이 빛을 방출할 수 있게 한다. 디스플레이에서, 상기 유기 박막에 의해 방출된 빛은 상기 박막을 나와 상기 전극들 중 하나 이상을 통해 투과되어 사용자가 볼 수 있게 된다. 따라서, 상기 전극쌍의 전극들 중 하나 이상은 투명한 도체, 예를 들어 투명 전도막(TCO)을 포함한다.Organic light emitting diodes (OLEDs) are becoming increasingly popular for displays and other optoelectronic applications. Organic electronic displays typically consist of a matrix of OLEDs, each containing a thin film of organic materials that emit light upon excitation by an electrical current. The organic thin film is typically sandwiched between an anode and a cathode, which provides current to the organic thin film to allow the film to emit light. In the display, light emitted by the organic thin film exits the thin film and is transmitted through at least one of the electrodes to be visible to a user. Thus, at least one of the electrodes of the electrode pair comprises a transparent conductor, for example a transparent conducting film (TCO).

산화인듐주석(ITO)은 그의 투명성 및 다른 TCO들 대비 그의 높은 전도성으로 인해 가장 통상적으로 사용되는 TCO이다. ITO는 액정 디스플레이, 플라스마 디스플레이, 광전변환소자, 전자 잉크 디스플레이, 및 OLED 디스플레이를 포함하여 투명성과 전도성을 요하는 다양한 용도들에 사용된다. ITO는 전형적으로 유리와 같은 투명 기판상에 박막으로서 침착된다.Indium tin oxide (ITO) is the most commonly used TCO due to its transparency and its high conductivity relative to other TCO's. ITO is used in a variety of applications requiring transparency and conductivity, including liquid crystal displays, plasma displays, photoelectric conversion devices, electronic ink displays, and OLED displays. ITO is typically deposited as a thin film on a transparent substrate such as glass.

OLED와 관련하여, ITO 층이 애노드로서 사용되는 투명 기판상에 전형적으로 형성된다. 정공이 상기 애노드로부터 정공수송층(HTL)으로 주입되고, 상기 층은 상기 정공을 발광 박막층으로 운반한다. 동시에, 전자가 캐쏘드를 통해 주입되고 전자수송층(ETL)을 통해 수송되어 상기 발광 박막층 중의 정공과 재결합하여 광자를 방출한다. 이어서 상기 박막층에서 방출된 광자는 상기 박막층을 빠져나와, 상기 HTL을 통과하고 상기 ITO 층 및 투명 기판을 통해 상기 OLED 장치를 나갈 수 있다.Regarding OLEDs, an ITO layer is typically formed on a transparent substrate to be used as an anode. A hole is injected from the anode into the hole transport layer (HTL), and the layer transports the holes to the light emitting thin film layer. At the same time, electrons are injected through the cathode, transported through the electron transport layer (ETL), and recombined with the holes in the light emitting thin film layer to emit photons. Photons emitted from the thin film layer may then exit the thin film layer, pass through the HTL, and exit the OLED device through the ITO layer and the transparent substrate.

상기 애노드로부터 정공을 주입하는데 필요한 에너지는 정공 주입 차단층 높이에 따라 변한다. 상기 정공 주입 차단층 높이는 상기 애노드의 일함수와, 인접한 유기층의 최고 준위 점유 분자궤도(HOMO)간의 차이에 따라 변한다. 기존 OLED의 정공 주입 차단층은 높지만, 이는 하나 이상의 중간 유기층을 제공함으로써 경감시킬 수 있다. 각각의 유기층은 후속으로 보다 깊은 HOMO 준위를 갖고, 이는 정공들이 단일의 큰 주입 차단층보다는 다수의 보다 작은 주입 차단층을 통과하게 할 수 있다. 그러나, 각각의 추가적인 유기층은 상기 장치의 비용을 증가시키고 제조 공정의 수율을 감소시킨다.
The energy required to inject holes from the anode varies depending on the height of the hole injection blocking layer. The height of the hole injection blocking layer varies depending on the difference between the work function of the anode and the highest level occupied molecular orbital (HOMO) of the adjacent organic layer. The hole injection blocking layer of conventional OLEDs is high, but this can be alleviated by providing one or more intermediate organic layers. Each organic layer subsequently has a deeper HOMO level, which allows holes to pass through a larger number of smaller injection blocking layers than a single larger injection blocking layer. However, each additional organic layer increases the cost of the apparatus and reduces the yield of the manufacturing process.

본 발명의 목적은 상기 단점들 중 하나 이상을 경감시키거나 제거하는 것이다.
It is an object of the present invention to alleviate or eliminate one or more of the above disadvantages.

하나의 태양에서, 전자기 방사선을 사용하여 전구체로부터 음전기 종을 획득하고; 전극 표면을 상기 음전기 종과 반응시킴을 포함하는, 상기 전극의 일함수의 증가 방법을 제공한다.In one aspect, electromagnetic radiation is used to obtain negatively charged species from a precursor; And reacting the electrode surface with the negatively charged species.

상기 음전기 종은 할로겐일 수 있다. 상기 전자기 방사선은 약 100 ㎚ 이상의 파장을 가질 수 있다. 상기 전자기 방사선은 약 400 ㎚ 미만의 파장을 가질 수 있다. 상기 방법은 상기 전극의 표면을 세척함을 또한 포함할 수 있다. 상기 전극은 투명 전도막일 수 있다. 상기 투명 전도막은 ITO일 수 있다. 상기 음전기 종을 예정된 일함수의 전극을 획득하도록 선택할 수 있다. 상기 종의 표면 커버리지는 예정된 일함수의 전극을 획득하도록 선택될 수 있다. 대략 할로겐의 단층 이하까지 기판에 작용화시킬 수 있다. 상기 할로겐은 염소일 수 있다. 상기 전구체는 휘발성 액체일 수 있다. 상기 전구체는 기체일 수 있다. 상기 기판을 그의 공기 중 안정성을 증가시키기 위해서 작용화시킬 수 있다.The negatively charged species may be halogen. The electromagnetic radiation may have a wavelength of at least about 100 nm. The electromagnetic radiation may have a wavelength of less than about 400 nm. The method may also include cleaning the surface of the electrode. The electrode may be a transparent conductive film. The transparent conductive film may be ITO. And select the negatively charged species to acquire a predetermined work function electrode. The surface coverage of the species may be selected to obtain an electrode of a predetermined work function. It is possible to function on the substrate up to approximately a single layer of halogen. The halogen may be chlorine. The precursor may be a volatile liquid. The precursor may be a gas. The substrate can be functionalized to increase its airborne stability.

또 다른 태양에서, 상기 방법에 따라 작용화된 기판을 포함하는 전극을 제공한다. 상기 전극을 포함하는 유기 전자 장치를 또한 제공한다.In yet another aspect, an electrode comprising a substrate functionalized according to the method is provided. An organic electronic device comprising the electrode is also provided.

더욱 또 다른 태양에서, 하나의 종으로 기판을 화학적으로 작용화시키는 시스템의 용도를 제공하며, 상기 시스템은 반응 챔버; 전자기 방사선을 상기 반응 챔버에 방출하도록 작동될 수 있는 방사선 이미터를 포함하고; 여기에서 상기 반응 챔버는 상기 종의 전구체 및 기판을 수용하도록 작동될 수 있으며; 여기에서 상기 전자기 방사선은 상기 종의 전구체로부터 라디칼을 발생시켜 상기 기판과 화학적으로 결합한다. 상기 방사선 이미터는 약 100 ㎚ 이상의 파장을 갖는 방사선을 방출할 수 있다. 상기 방사선 이미터는 약 400 ㎚ 미만의 파장을 갖는 방사선을 방출할 수 있다. 예시적인 실시태양에서, 상기 방사선 이미터는 상기 반응 챔버의 외부에 있으며; 상기 반응 챔버는 상기 방사선 이미터로부터 자외선을 적어도 부분적으로 투과하도록 작동될 수 있다.In yet another aspect, there is provided the use of a system for chemically functionalizing a substrate with a species, said system comprising: a reaction chamber; A radiation emitter operable to emit electromagnetic radiation into the reaction chamber; Wherein the reaction chamber is operable to receive a precursor of the species and a substrate; Wherein the electromagnetic radiation generates radicals from the species precursor and chemically bonds with the substrate. The radiation emitter may emit radiation having a wavelength of at least about 100 nm. The radiation emitter may emit radiation having a wavelength of less than about 400 nm. In an exemplary embodiment, the radiation emitter is external to the reaction chamber; The reaction chamber may be operated to at least partially transmit ultraviolet light from the radiation emitter.

더욱 또 다른 태양에서, 플라스마를 사용하여 전구체로부터 염소를 수득하고; 전극의 표면을 상기 염소와 반응시켜 염소 단층의 약 20% 이상을 형성시킴을 포함하는, 상기 전극의 일함수의 증가 방법을 제공한다. 예시적인 실시태양에서, 대략 염소의 단층까지 상기 전극의 표면과 반응시킬 수 있다. 상기 기판은 투명 전도막을 포함할 수 있다. 상기 투명 전도막은 ITO일 수 있다. 상기 염소의 표면 커버리지를 예정된 일함수의 전극이 획득되도록 선택할 수 있다.In yet another embodiment, plasma is used to obtain chlorine from the precursor; And reacting the surface of the electrode with the chlorine to form about 20% or more of the chlorine monolayer. In an exemplary embodiment, a single layer of approximately chlorine can be reacted with the surface of the electrode. The substrate may include a transparent conductive film. The transparent conductive film may be ITO. The surface coverage of the chlorine can be selected so that a predetermined work function electrode is obtained.

더욱 또 다른 태양에서 할로겐 단층의 약 20% 이상으로 작용화된 기판을 포함하는 전극을 제공한다. 또한 상기 전극을 포함하는 유기 전자 장치를 제공한다. 상기 유기 전자 장치는 유기 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 유기 발광 다이오드는 인광성일 수 있다. 상기 유기 발광 다이오드는 형광성일 수도 있다.
Yet another aspect provides an electrode comprising a substrate functionalized at about 20% or more of a halogen monolayer. And an organic electronic device including the electrode. The organic electronic device may include an organic light emitting diode. The organic light emitting diode may be phosphorescent. The organic light emitting diode may be fluorescent.

이제 실시태양들을 단지 예로서 첨부된 도면들을 참고로 개시할 것이며, 도면에서:
도 1은 하나의 종의 단층의 대략 0.5로 작용화된 기판을 포함하는 본 발명에 따른 시스템을 예시하는 다이어그램이고;
도 2는 상기 기판이 상기 종의 단층의 대략 0.7로 작용화된 본 발명에 따른 시스템을 예시하는 다이어그램이고;
도 3은 상기 기판이 상기 종의 대략 하나의 단층으로 작용화된 본 발명에 따른 시스템을 예시하는 다이어그램이고;
도 4는 InCl3 중의 인듐-염소 결합의 결합 상태가 염소-작용화된 ITO 중의 인듐-염소 결합의 결합 상태와 동등함을 보이는 X-선 광전자 분광학 그래프이고;
도 5는 처리 시간과 ITO 표면의 염소 작용화간의 관계를 보이는 X-선 광전자 분광학 그래프이고;
도 6은 예시적인 ITO 전극의 일함수를 예시하는 에너지 준위 다이어그램이고;
도 7은 예시적인 염소-작용화된 ITO 전극의 일함수를 예시하는 에너지 준위 다이어그램이고;
도 8은 ITO 기판상의 염소의 대략적인 표면 커버리지와 상기 ITO 기판의 일함수간의 관계를 나타내는 전형적인 차트이고;
도 9는 다양한 할로겐-작용화된 기판들의 결합 에너지를 비교하는 X-선 광전자 분광학 그래프이고;
도 10은 염소 작용화된 ITO 기판과 맨 ITO 기판의 공기중 시간에 따른 일함수의 변화를 대비시키는 전형적인 차트이고;
도 11은 공기에 노출 후 다양한 염소화된 및 맨 기판들의 일함수를 나타내는 표이고;
도 12는 유리 기판상의 염소-작용화된 ITO의 투과율을 동일한 유리 기판상의 맨 ITO 전극의 투과율과 비교하는 차트이고;
도 13은 자외선 이미터의 스펙트럼을 나타내는 차트이고;
도 14는 맨 ITO 애노드를 포함하는 예시적인 인광 녹색 OLED 구조의 에너지 준위 다이어그램이고;
도 15는 염소화된 ITO 애노드를 포함하는 예시적인 인광 녹색 OLED 구조의 에너지 준위 다이어그램이고;
도 16은 염소 작용화된 표면의 일함수와 정공 수송층내로의 정공 주입 차단층 높이간의 관계를 나타내는 전형적인 차트이고;
도 17은 염소-작용화된 애노드를 포함하는 예시적인 인광 녹색 OLED의 에너지 준위 다이어그램이고;
도 18은 ITO 애노드의 표면 염소화의 증가에 따른 필요 구동 전압의 감소를 나타내는 전류-전압 차트이고;
도 19는 염소의 단층을 갖는 애노드를 포함하는 도 17의 OLED의 발광성과 전류 효율간의 관계를 나타내는 차트이고;
도 20은 ITO 애노드상에 염소의 단층을 포함하는 도 17의 OLED의 효율을 나타내는 다이어그램이고;
도 21은 ITO 애노드상에 염소의 단층을 포함하는 도 17의 OLED의 효율을 종래 기술의 인광 녹색 OLED 장치와 비교하는 표이고;
도 22는 염소 작용화된 애노드를 포함하는 OLED의 시간에 따른 발광성의 변화를 나타내는 차트이고;
도 23은 예시적인 형광 녹색 OLED의 에너지 준위 다이어그램이고;
도 24는 염소-작용화된 ITO 애노드를 포함하는 예시적인 형광 녹색 OLED의 전류-전압 특성을 나타내는 다이어그램이고;
도 25는 염소-작용화된 ITO 애노드를 포함하는 예시적인 형광 녹색 OLED의 효율을 나타내는 다이어그램이고;
도 26은 다른 애노드 유형들에 대한 염소 작용화된 ITO 애노드의 전기장에 대한 전류 밀도를 나타내는 차트이고;
도 27은 본 발명에 따른 예시적인 플라스마 작용화 장치를 예시하는 다이어그램이고;
도 28은 본 발명에 따른 또 다른 예시적인 플라스마 작용화 장치를 예시하는 다이어그램이고;
도 29는 염소로 작용화된 ITO 애노드를 포함하는 예시적인 인광 녹색 OLED의 에너지 준위 다이어그램이다.
Embodiments will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a diagram illustrating a system according to the present invention comprising a substrate functionalized at about 0.5 of a species single layer;
Figure 2 is a diagram illustrating a system according to the invention in which the substrate is functionalized with approximately 0.7 of the species monolayer;
Figure 3 is a diagram illustrating a system according to the present invention in which the substrate is functionalized with approximately one monolayer of the species;
FIG. 4 is an X-ray photoelectron spectroscopy graph showing that the bonding state of indium-chlorine bond in InCl 3 is equivalent to the bonding state of indium-chlorine bond in chlorine-functionalized ITO;
FIG. 5 is an X-ray photoelectron spectroscopy graph showing the relationship between the processing time and the chlorination of the ITO surface; FIG.
6 is an energy level diagram illustrating the work function of an exemplary ITO electrode;
Figure 7 is an energy level diagram illustrating the work function of an exemplary chlorine-functionalized ITO electrode;
8 is a typical chart showing the relationship between the approximate surface coverage of chlorine on the ITO substrate and the work function of the ITO substrate;
Figure 9 is an X-ray photoelectron spectroscopy graph comparing the binding energies of various halogen-functionalized substrates;
10 is a typical chart comparing the change in work function over time of the air of the chlorine-functionalized ITO substrate and the top ITO substrate;
11 is a table showing the work function of the various chlorinated and base substrates after exposure to air;
12 is a chart comparing the transmittance of chlorine-functionalized ITO on a glass substrate to the transmittance of a top ITO electrode on the same glass substrate;
13 is a chart showing the spectrum of ultraviolet emitters;
14 is an energy level diagram of an exemplary phosphorescent green OLED structure comprising a top ITO anode;
Figure 15 is an energy level diagram of an exemplary phosphorescent green OLED structure comprising a chlorinated ITO anode;
16 is a typical chart showing the relationship between the work function of the chlorine functionalized surface and the hole injection blocking layer height into the hole transport layer;
Figure 17 is an energy level diagram of an exemplary phosphorescent green OLED comprising a chlorine-functionalized anode;
18 is a current-voltage chart showing the reduction of the required driving voltage with increasing surface chlorination of the ITO anode;
19 is a chart showing the relationship between the luminous efficiency and current efficiency of the OLED of FIG. 17 comprising an anode with a single layer of chlorine;
Figure 20 is a diagram illustrating the efficiency of the OLED of Figure 17 including a single layer of chlorine on the ITO anode;
Figure 21 is a table comparing the efficiency of the OLED of Figure 17 with a prior art phosphorescent green OLED device comprising a monolayer of chlorine on the ITO anode;
22 is a chart showing the change in luminescence over time of an OLED including a chlorine functionalized anode;
23 is an energy level diagram of an exemplary fluorescent green OLED;
Figure 24 is a diagram showing current-voltage characteristics of an exemplary fluorescent green OLED including a chlorine-functionalized ITO anode;
Figure 25 is a diagram illustrating the efficiency of an exemplary fluorescent green OLED comprising a chlorine-functionalized ITO anode;
26 is a chart showing current densities for the electric field of a chlorinated ITO anode for different anode types;
Figure 27 is a diagram illustrating an exemplary plasma functionalization apparatus in accordance with the present invention;
28 is a diagram illustrating another exemplary plasma functionalization apparatus in accordance with the present invention;
29 is an energy level diagram of an exemplary phosphorescent green OLED comprising an ITO anode that is functionalized with chlorine.

간단 명료한 예시를 위해서, 적합한 경우, 상기 도면들 중에 상응하거나 유사한 요소들을 가리키기 위해 참조 숫자들을 반복할 수도 있다. 또한, 본 발명에 개시된 예시적인 실시태양들의 철저한 이해를 위해서 다수의 구체적인 세부사항들을 설명한다. 그러나, 본 발명에 개시된 예시적인 실시태양들을 이들 구체적인 세부사항들 없이도 실시할 수 있음은 당해 분야의 통상적인 숙련가들에 의해 이해될 것이다. 다른 경우에, 널리 공지된 방법, 과정 및 성분들을, 본 발명에 개시된 예시적인 실시태양을 모호하게 하지 않도록 상세히 개시하지 않았다.For simplicity and clarity of illustration, where appropriate, reference numerals may be repeated to indicate corresponding or similar elements in the figures. In addition, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the exemplary embodiments disclosed herein. However, it will be understood by one of ordinary skill in the art that the exemplary embodiments disclosed in the present invention can be practiced without these specific details. In other instances, well-known methods, procedures and components have not been described in detail in order not to obscure the exemplary embodiments disclosed in the present invention.

또한, 상기 설명을 본 발명에 개시된 예시적인 실시태양들의 범위를 제한하는 것으로 간주해서는 안 된다. 예를 들어, 투명 전도막(TCO) 기판의 작용화를 언급한다. 다른 기판들을 본 발명에 개시된 공정을 사용하여 작용화할 수도 있음을 알 것이다. 다른 비-투명 또는 비-전도성 기판들을 또한 본 발명에 개시된 공정에 따라 작용화할 수도 있다.In addition, the above description should not be construed as limiting the scope of the exemplary embodiments disclosed in the present invention. For example, reference is made to the functionalization of a transparent conductive film (TCO) substrate. It will be appreciated that other substrates may be functionalized using the process described herein. Other non-transparent or non-conductive substrates may also be functionalized according to the process disclosed herein.

본 발명은 하나의 종으로 기판을 작용화하는 방법을 제공한다. 특히, 전극의 일함수를 증가시키기 위해서 음전기 종에 의해 상기 전극을 작용화함을 제공한다. 또한 상기 TCO 전극의 중요한 성질들, 예를 들어 전도성 및 장치 안정성을 현저하게 변경시키지 않으면서 보다 높은 일함수를 성취하는 TCO 전극의 작용화 방법을 제공한다. 하나의 실시태양에서, 상기 기판을 전구체의 플라스마 해리를 사용하여 작용화시켜 반응성 종, 예를 들어 할로겐 종을 방출시킨다. 상기 할로겐 종은 기판과 화학적으로 반응하여 상기 기판의 일함수를 증가시킨다.The present invention provides a method of functionalizing a substrate in one species. In particular, it provides functionalization of the electrode by negatively charged species to increase the work function of the electrode. It also provides a method of functionalizing the TCO electrode that achieves a higher work function without significantly altering the critical properties of the TCO electrode, e.g., conductivity and device stability. In one embodiment, the substrate is functionalized using plasma dissociation of the precursor to release a reactive species, such as a halogen species. The halogen species chemically react with the substrate to increase the work function of the substrate.

또한 대략 음전기 종의 단층 이하로 작용화된 기판을 제공한다. 상기 음전기 종은 할로겐일 수 있다. 상기 할로겐은 염소일 수 있다. 상기 기판은 TCO일 수 있다. 작용화된 기판을 포함하는 전극을 또한 제공한다. 상기 기판을 상기 전극의 일함수를 증가시키도록 작용화시킬 수도 있다. 예시적인 실시태양에서, 상기 기판을 단층의 약 20% 이상으로 작용화시킨다. 약 20%의 작용화는 현저한 성취일 수 있다. 작용화된 기판을 포함하는 전극을 사용하는 유기 전자 장치를 또한 제공한다.Also provided is a substrate functionalized below a single layer of approximately negatively charged species. The negatively charged species may be halogen. The halogen may be chlorine. The substrate may be a TCO. An electrode comprising a functionalized substrate is also provided. The substrate may be functionalized to increase the work function of the electrode. In an exemplary embodiment, the substrate is functionalized at about 20% or more of the monolayer. About 20% functionalization can be a significant accomplishment. An organic electronic device using an electrode comprising a functionalized substrate is also provided.

이제, 산화인듐주석(ITO)(또한 주석-도핑된 산화 인듐으로도 칭할 수 있다)을 포함하는 투명 전도막을 유기 전자 장치, 예를 들어 유기 발광 다이오드(OLED)에 전극으로서 직접 사용할 수도 있음이 밝혀졌다. 상기 ITO의 일함수는 진공 중에서 대략 4.7 eV이다. 4.7 eV는 다수의 통상적인 정공 수송 물질의 최고준위 점유 분자궤도(HOMO) 준위와 좀처럼 합치되지 않으므로, 애노드로서 ITO의 사용은 상기 장치의 높은 정공 주입 차단층 및 불량한 작동 안정성을 야기한다. 인접한 정공 수송 유기 물질의 HOMO 준위에 보다 가까운 에너지의 일함수를 갖는 애노드는 상기 정공 주입 차단층을 감소시킬 것이며, 이에 의해 유기 전자 장치의 필요 작동 전압을 감소시키고 효율성 및 작동 안정성을 증가시킬 것임이 널리 공지되어 있다.It has now been found that a transparent conducting film comprising indium tin oxide (ITO) (also referred to as tin-doped indium oxide) can now be used directly as an electrode in an organic electronic device, for example an organic light emitting diode (OLED) lost. The work function of the ITO is approximately 4.7 eV in vacuum. The use of ITO as the anode causes a high hole injection blocking layer and poor operational stability of the device, since 4.7 eV is rarely compatible with the highest level occupied molecular orbital (HOMO) levels of many common hole transport materials. An anode having a work function of energy closer to the HOMO level of the adjacent hole transporting organic material will reduce the hole injection blocking layer thereby reducing the required operating voltage of the organic electronic device and increasing the efficiency and operational stability Are well known.

OLED의 경우에, 활성 발광 물질은 전형적으로 4.7 eV보다 훨씬 더 큰 HOMO 준위를 갖는다. 예를 들어 형광 녹색 발광 화합물인 트리스(8-하이드록시퀴놀리네이토)알루미늄(Alq3)의 HOMO 준위는 5.75 eV이다. 일부 유기 발광 물질이 4.7 eV에 더 가까운 HOMO 준위를 가질 수도 있지만, 상기 물질을 전형적으로는 4.7 eV보다 훨씬 더 큰 HOMO 준위를 갖는 호스트 매트릭스로 도핑시킨다. 전형적으로, 정공은 도판트가 빛을 방출하기 위해서 상기 호스트의 HOMO 내에 주입되어야 한다. 예를 들어, 인광 녹색 발광 화합물인 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(III)[Ir(ppy)3]의 HOMO 준위는 5.4 eV이나, 통상적으로는 4,4'-비스(카바졸-9-일)바이페닐(CBP) 매트릭스로 도핑된다. CBP는 6.1 eV의 HOMO 준위를 가지며, 이는 4.7 eV보다 훨씬 더 크다. 특히, 인광 OLED에 사용되는 호스트 물질의 HOMO 준위는 약 6 eV 이상이다. 따라서, OLED에 사용되는 호스트 물질의 HOMO 준위보다 더 크고, 바람직하게는 약간 더 큰 일함수를 갖는 투명 전극이 필요하다. 특히, 약 6 eV 이상의 일함수를 갖는 투명 전극이 필요하다.In the case of OLEDs, the active luminescent material typically has a HOMO level much greater than 4.7 eV. For example, the HOMO level of tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum (Alq 3 ), a fluorescent green light emitting compound, is 5.75 eV. Although some organic luminescent materials may have a HOMO level closer to 4.7 eV, they are typically doped with a host matrix having a HOMO level much higher than 4.7 eV. Typically, holes must be injected into the HOMO of the host in order for the dopant to emit light. For example, the HOMO level of tris (2-phenylpyridine) iridium (III) [Ir (ppy) 3 ], which is a phosphorescent green luminescent compound, is 5.4 eV, but typically 4,4'-bis (carbazol- Lt; / RTI > biphenyl (CBP) matrix. CBP has a HOMO level of 6.1 eV, which is much larger than 4.7 eV. In particular, the HOMO level of the host material used in the phosphorescent OLED is greater than about 6 eV. Thus, there is a need for a transparent electrode having a work function that is larger, preferably slightly greater, than the HOMO level of the host material used in the OLED. In particular, a transparent electrode having a work function of about 6 eV or more is required.

TCO 기판의 일함수를 증가시키는 한 가지 방법은 상기 기판의 표면을 세척하여 오염물질을 제거하는 것이다. 예를 들어, 상기 TCO 기판의 표면을 자외선(UV) 오존 또는 O2 플라스마 처리를 사용하여 세척할 수 있다. 플라스마 표면 처리 및 UV 오존 표면 처리는 유기 오염물질의 제거에 유효하며 상기 TCO 기판의 표면상에 음전기 종을 남길 수 있다. 예로서, ITO 기판 표면의 UV 오존 세척은 그의 일함수를 약 5.0 eV로 증가시킬 수 있다. 상기 기판의 세척은 상기 기판 표면상의 음전기 산소 종으로 인해 상기 기판의 표면에서 밴드 굽힘 및 상기 TCO의 표면 쌍극자의 증가를 야기할 수 있으며, 이에 의해 상기 ITO 기판의 일함수를 증가시킬 수 있다. UV 오존 또는 O2 플라스마를 사용하여 상기 TCO 기판을 세척함을 언급하지만, 상기 기판을 액체 세척 방법, 예를 들어 세제 또는 용매를 사용하여 세척할 수도 있다.One way to increase the work function of the TCO substrate is to clean the surface of the substrate to remove contaminants. For example, the surface of the TCO substrate can be cleaned using ultraviolet (UV) ozone or O 2 plasma treatment. Plasma surface treatment and UV ozone surface treatment are effective for removal of organic contaminants and can leave negatively charged species on the surface of the TCO substrate. As an example, UV ozone cleaning of the ITO substrate surface can increase its work function to about 5.0 eV. Cleaning of the substrate may cause band bending and an increase in the surface dipole of the TCO at the surface of the substrate due to negatively charged oxygen species on the surface of the substrate, thereby increasing the work function of the ITO substrate. While referring to cleaning the TCO substrate using UV ozone or O 2 plasma, the substrate may be cleaned using a liquid cleaning method, such as a detergent or a solvent.

중요한 TCO 기판인 ITO의 일함수를 상승시키기 위한 또 다른 방법은 상기 ITO 기판을 음전기 할로겐, 예를 들어 불소로 화학적으로 처리하는 것임이 인식되었다. ITO 기판의 예에서, 할로겐이 상기 기판 표면상의 인듐 원자 또는 주석 원자와 반응하여 대략 유사한 인듐 할라이드의 층을 형성시킬 수 있다. 상기 TCO 기판의 표면을 할로겐과 반응시키는 공정을 "작용화"라 칭할 수 있다.It has been recognized that another way to increase the work function of ITO, an important TCO substrate, is to chemically treat the ITO substrate with a negative-working halogen, such as fluorine. In the example of an ITO substrate, a halogen can react with indium or tin atoms on the substrate surface to form a layer of approximately similar indium halide. The process of reacting the surface of the TCO substrate with a halogen can be referred to as "functionalization ".

TCO 기판을 할로겐으로 화학적으로 처리하는 한 가지 방법은 상기 기판의 표면을 할로겐-함유 산(예를 들어 염산)과 반응시키는 것이다. 할로겐 기체를 또한 캐리어 액체에 용해시켜 TCO 전극의 표면에 적용시킬 수도 있다. 그러나, 이러한 공정은 조절이 어렵고, 상기 기판의 표면을 부식시킬 수도 있으며, 상기 기판의 표면에 작용화된 매우 적은 할로겐을 남길 수도 있다. 따라서, 상기 기판 표면이 보다 거칠어지게 되고 보다 오염되게 될 수도 있는 반면, 상기 전극의 일함수는 충분히 증가되지 못할 수도 있다. 더욱 또한, 상기 기판의 전도성 및 투명성이 상기 공정의 사용으로 감소할 수도 있다. 원소 수소 함유 용액(예를 들어 HCl)을 사용하는 기판의 할로겐화를 UV 오존 또는 O2 플라스마 처리와 병행할 수도 있다.One way of chemically treating the TCO substrate with halogens is to react the surface of the substrate with a halogen-containing acid (e.g., hydrochloric acid). The halogen gas may also be dissolved in the carrier liquid and applied to the surface of the TCO electrode. However, such a process is difficult to control, may corrode the surface of the substrate, and leaves very little halogen that is functionalized on the surface of the substrate. Thus, the substrate surface may become coarser and more contaminated, while the work function of the electrode may not be sufficiently increased. Furthermore, the conductivity and transparency of the substrate may also be reduced by the use of the process. The halogenation of the substrate using an elemental hydrogen containing solution (e.g. HCl) may be carried out in conjunction with UV ozone or O 2 plasma treatment.

TCO 기판의 일함수를 또한 할로겐 함유 플라스마(할라이드 종이 상기 TCO의 표면과 반응을 일으키게 할 수 있다)를 사용하여 증가시킬 수도 있다. 예를 들어, 플루오로탄소 플라스마, 예를 들어 CFH3, 무기 불소 함유 플라스마, 예를 들어 SF6, 또는 순수한 할로겐 플라스마, 예를 들어 F2를 사용할 수 있다. 다수의 플라스마 기체들을 함께 사용할 수도 있다. 캐리어 기체, 예를 들어 Ar, He 또는 N2를 또한 사용할 수도 있다.The work function of the TCO substrate may also be increased using a halogen containing plasma (which may cause the halide species to react with the surface of the TCO). For example, a fluorocarbon plasma such as CFH 3 , an inorganic fluorine containing plasma such as SF 6 , or a pure halogen plasma such as F 2 may be used. Multiple plasma gases may be used together. Carrier gases, such as Ar, He or N 2 , may also be used.

할로겐-함유 플라스마를 전형적으로는 TCO 전극을 포함하는 기판의 건식 식각을 위해 표준 반응성 이온 식각(RIE) 산업 공정으로서 사용한다. 따라서, 할로겐-함유 플라스마는 전형적으로는 상기 기판의 표면을 부식시킨다. 이는 상기 표면의 전도성을 감소시킬 수도 있으며 상기 표면을 할로겐화탄소로 오염시킬 수도 있다. 할로겐화탄소는 하나 이상의 할로겐 원자(예를 들어 불소, 염소, 요오드 및 브롬)에 공유 결합된 하나 이상의 탄소 원자를 포함하는 분자이다. 상기 오염물질과 기판간의 화학 결합은 관련된 물질들, 사용되는 플라스마의 유형 및 공정 조건에 따라 변한다. 산화제(예를 들어 O2)의 첨가는 침착되는 할로겐화탄소의 양을 감소시킬 수 있으며 또한 상기 기판이 부식되는 속도를 증가시켜, 상기 기판의 다른 성질들에 부정적인 영향을 미칠 수도 있다. 하기에 추가로 개시하는 바와 같이, 예시적인 장치는 기판의 부식을 감소시키면서 상기 기판의 표면에 작용화 종을 제공한다.The halogen-containing plasma is typically used as a standard reactive ion etching (RIE) industrial process for dry etching of substrates comprising TCO electrodes. Thus, the halogen-containing plasma typically corrodes the surface of the substrate. This may reduce the conductivity of the surface and contaminate the surface with carbon halide. Halogenated carbon is a molecule comprising at least one carbon atom covalently bonded to one or more halogen atoms (e.g., fluorine, chlorine, iodine, and bromine). The chemical bond between the contaminant and the substrate varies depending on the materials involved, the type of plasma used, and the process conditions. The addition of an oxidizing agent (e.g., O 2 ) may reduce the amount of halogenated carbon deposited and may also increase the rate at which the substrate is corroded, which may adversely affect other properties of the substrate. As further disclosed below, exemplary devices provide functionalized species on the surface of the substrate while reducing corrosion of the substrate.

불소, 염소, 요오드 및 브롬 각각의 전기음성도로부터, 불소 작용화가 최고의 전기음성도를 갖기 때문에 일함수의 가장 큰 증가를 제공할 것으로 예상할 수 있으며, 따라서 가장 큰 표면 쌍극자를 형성할 수 있음이 예상될 수 있다. 놀랍게도, 본 발명에 이르러, 염소 작용화된 TCO가 훨씬 더 높은 일함수를 가짐을 발견하였다. 이는 본 발명에 개시된 방법에 따라 작용화된 ITO 기판을 사용하여 X-선 광전자 분광학(XPS)에 의해 측정된 바와 같이, 밀도 작용성 이론 계산 및 실험 결과로부터 입증되었다. 표 1은 상기 결과를 요약한다.From the electronegativity of each of fluorine, chlorine, iodine, and bromine, it can be expected that fluorine functionalization will provide the greatest increase in work function since it has the highest electronegativity and thus can form the largest surface dipole Can be expected. Surprisingly, it has been found to the present invention that the chlorinated TCO has a much higher work function. This has been demonstrated from density functional theory calculations and experimental results, as measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) using an ITO substrate functionalized according to the method disclosed in the present invention. Table 1 summarizes the above results.

작용화된 ITO의 실험 및 이론적인 일함수The experimental and theoretical work function of functionalized ITO ITO 표면에 작용화된 할로겐The functionalized halogens on the ITO surface 실험적인 일함수(XPS)[eV]The experimental work function (XPS) [eV] 밀도 작용성 이론 계산[eV]Calculation of Density Functionality Theory [eV] 불소Fluorine 5.75.7 5.75.7 염소Goat 6.16.1 6.16.1 브롬bromine 5.45.4 -- 요오드iodine 5.25.2 --

따라서, 염소 작용화된 TCO가 다른 할로겐들로 작용화된 TCO들에 비해 더 높은 일함수를 가질 수 있다.Thus, a chlorinated TCO can have a higher work function than TCOs functionalized with other halogens.

상기 언급된 UV 오존 및 O2 플라스마 세척 처리는 가역적이다. 예를 들어, 상기 세척된 TCO 기판의 표면은 재-오염될 수 있으며, 상기 TCO 표면상의 음전기 종은 탈착될 수 있고, 상기 기판의 표면은 가수분해되기 쉽다. 상술한 할로겐화 처리는 UV 오존 또는 O2 플라스마 처리보다 더 큰 안정성을 제공하지만, 이들 처리의 전형적인 적용은 상기 TCO 기판의 표면을 부식시키기 쉽다. 더욱 또한, 이러한 할로겐화 처리는 상기 TCO의 표면 조도, 전도성 및 투명성을 포함한 다른 중요한 성질들에도 영향을 미칠 수 있다. 또한, 플라스마 공정에 대한 할로겐-함유 기체의 처리는 상기 관련된 물질들의 독성 및 반응성 성질로 인해 특별한 안전성 조심을 요한다.The above-mentioned UV ozone and O 2 plasma cleaning treatments are reversible. For example, the surface of the cleaned TCO substrate can be re-contaminated, negatively charged species on the TCO surface can be desorbed, and the surface of the substrate is susceptible to hydrolysis. While the halogenation treatment described above provides greater stability than UV ozone or O 2 plasma treatment, a typical application of these treatments is to attack the surface of the TCO substrate. Furthermore, this halogenation treatment can also affect other important properties of the TCO, including surface roughness, conductivity and transparency. In addition, the treatment of halogen-containing gases for plasma processes requires special safety precautions due to the toxic and reactive nature of the related materials.

상기 언급된 기법들은 TCO 기판의 일함수를 깊은 HOMO 준위(예를 들어 6 eV 이상)를 갖는 정공 수송 유기 물질내로 정공의 효율적인 주입을 가능하게 하는 준위로 증가시킬 수 없을 수도 있다. 그 결과, 상기 TCO 기판의 일함수와 활성 유기층의 HOMO 준위 사이의 HOMO 준위를 갖는 추가적인 정공 주입층(HIL) 및 정공수송층(HTL)이, 애노드로부터 전하 주입을 촉진하기 위해 실제적인 유기 광전자 장치에 전형적으로 필요하다. 예를 들어, 다수의 중간 유기층들이 사용될 수 있으며, 이들은 각각 후속으로 보다 깊은 HOMO 준위를 갖는다. 이는 정공들이 단일의 큰 주입 차단층보다는 보다 많은 수의 보다 작은 주입 차단층을 통과할 수 있게 한다. 각각의 추가적인 층은 상기 장치의 비용을 증가시키고 상기 제조 공정의 수율을 감소시킨다.The above-mentioned techniques may not be able to increase the work function of the TCO substrate to a level that allows efficient injection of holes into the hole transporting organic material having a deep HOMO level (e.g., above 6 eV). As a result, an additional hole injection layer (HIL) and a hole transport layer (HTL) having a HOMO level between the work function of the TCO substrate and the HOMO level of the active organic layer are deposited on a practical organic optoelectronic device Typically required. For example, a number of intermediate organic layers may be used, each of which has a deeper HOMO level subsequently. This allows holes to pass through a larger number of smaller injection barrier layers than a single large injection barrier layer. Each additional layer increases the cost of the apparatus and reduces the yield of the manufacturing process.

불충분하게 높은 일함수를 갖는 TCO 전극을 장치에 통합시키는 다른 방법들은 상기 TCO를 고 일함수 중합체(예를 들어 PEDOT), 자가-조립된 단층(SAM), 또는 산화 금속(예를 들어 WO3)으로 코팅함을 포함한다. 그러나, 상기와 같은 방법들은 장치 안정성과 관련된 추가적인 문제점을 도입시키면서, 임피던스, 장치 복잡성 및 제작 비용을 증가시킬 수 있다.Other methods of sufficient integration of TCO electrodes on the device having a high work function are high work-function polymer to the TCO (e.g., PEDOT), a self-assembled monolayer (SAM), or a metal oxide (for example WO 3) ≪ / RTI > However, such methods can increase impedance, device complexity, and fabrication costs, while introducing additional problems associated with device stability.

본 발명에 개시된 예시적인 실시태양은 하나의 태양에서 일함수의 변형을 위한 할로겐에 의한 TCO 박막의 작용화에 관한 것이다. 특히, 자외선 하에서 할로겐-함유 전구체 화합물로부터 방출되는 할로겐 및/또는 할로겐화탄소를 참조로 예시적인 실시태양을 개시한다. 그러나, 본 발명에 개시된 방법을 사용하여 다른 기판을 작용화시키는 것은 본 발명의 범위내에 있음을 인지할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 상기 기판을 음전기 종, 예를 들어 할로겐을 방출하는 전구체의 플라스마 해리를 사용하여 작용화시킨다. 상기 할로겐은 기판과 화학적으로 반응하여 상기 기판의 일함수를 증가시킨다. 예를 들어, 할로겐-함유 플라스마, 및 특히 염소-함유 플라스마를 사용하여 할로겐에 의해 기판을 작용화하는 것은 하기에 추가로 개시되는 바와 같이, 본 발명의 범위내에 있다.Exemplary embodiments disclosed herein relate to the functionalization of a TCO thin film by halogen for modification of the work function in one aspect. In particular, exemplary embodiments are disclosed with reference to halogens and / or halogenated carbons released from halogen-containing precursor compounds under ultraviolet light. However, it is recognized that it is within the scope of the present invention to functionalize other substrates using the methods disclosed herein. In one embodiment, the substrate is functionalized using plasma dissociation of a precursor that releases a negatively charged species, such as a halogen. The halogen chemically reacts with the substrate to increase the work function of the substrate. For example, functionalizing a substrate with a halogen using a halogen-containing plasma, and in particular a chlorine-containing plasma, is within the scope of the present invention, as further disclosed below.

또 다른 실시태양에서, 기판의 표면을 하나의 종으로 작용화시키는 방법을 제공하며, 여기에서 상기 종을 함유하는 전구체를 전자기(EM) 방사선을 사용하여 해리시킨다. 이어서 상기 종은 상기 기판과 반응하여 상기 기판의 일함수를 증가시킨다. 특히, TCO 기판을, EM 방사선을 사용하여 전구체로부터 할로겐 원자를 해리시킴으로써 할로겐으로 작용화시킬 수 있다. 상기 종과 상기 전구체 사이의 결합을 파괴하는 임의의 파장의 전자기 방사선을 사용할 수 있으나, 자외선(UV)이 특히 유효한 것으로 밝혀졌다. 특히, 100 ㎚ 내지 400 ㎚의 파장을 갖는 UV 방사선이 유효한 것으로 밝혀졌다. 촉매가 상기 할로겐과 상기 전구체간의 결합을 파괴시키는 것을 지원할 수 있다. 상기 촉매는 상기 기판의 화학적 표면을 포함할 수 있다.In another embodiment, there is provided a method of functionalizing a surface of a substrate into a species, wherein the precursor containing the species is dissociated using electromagnetic (EM) radiation. The species then reacts with the substrate to increase the work function of the substrate. In particular, the TCO substrate can be functionalized with halogens by dissociating the halogen atoms from the precursor using EM radiation. It has been found that ultraviolet radiation (UV) is particularly effective, although electromagnetic radiation of any wavelength that destroys the bond between the species and the precursor can be used. In particular, UV radiation having a wavelength of 100 nm to 400 nm has been found to be effective. A catalyst may assist in breaking the bond between the halogen and the precursor. The catalyst may comprise a chemical surface of the substrate.

상기 종과 상기 표면간의 화학 결합은 본 발명에서 추가로 개시하는 바와 같이, 공기 중에서 작용화된 물질의 안정성을 증가시킬 수 있다.The chemical bond between the species and the surface can increase the stability of the functionalized material in air, as further disclosed herein.

일부 실시태양에서, 및 본 발명에 개시되는 실시예에서, 상기 할로겐-함유 화합물은 휘발성 할로겐-함유 유기 전구체이다. 무기 전구체를 또한 사용할 수도 있음을 알 것이다. 할로겐 원자를 방출하는 유기 전구체는 할로겐화탄소를 포함한다. 상기 전구체는 2 개의 상이한 할로겐, 예를 들어 불소 및 염소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 할로겐-함유 전구체는 불소와 염소의 혼합물을 포함할 수 있다.In some embodiments, and in the examples disclosed herein, the halogen-containing compound is a volatile halogen-containing organic precursor. It will be appreciated that inorganic precursors may also be used. Organic precursors that emit halogen atoms include carbon halides. The precursor may comprise two different halogens, such as fluorine and chlorine. For example, the halogen-containing precursor may comprise a mixture of fluorine and chlorine.

예시적인 전구체는 예를 들어 할로겐화알칸, 할로겐화알켄 및 할로겐화방향족 화합물을 포함한다. 통상적인 염소화된 전구체는 클로로메탄, 다이클로로메탄 테트라클로로메탄, 퍼클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 1,1,2,2-테트라클로로에탄, 1,1,2-트라이클로로에탄, 사염화 탄소, 클로로폼, 염화 메틸렌, 트라이클로로에틸렌, 메틸 클로로폼, 1,1,1-트라이클로로에탄, 1,2,3-트라이클로로프로판, 에틸렌 다이클로라이드, 다이클로로프로판, 다이클로로벤젠, 트라이클로로벤젠, 프로필렌 다이클로라이드, 1,2-다이클로로에틸렌, 1,1 다이클로로에탄 등을 포함한다. 상기 전구체는 할로겐-함유 중합체, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 포함할 수 있다. 상기 전구체는 금속 할라이드, 예를 들어 인듐 할라이드, 아연 할라이드, 및 주석 할라이드를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 금속 할라이드 종은 바람직하게는 상기 기판의 구성적인 금속 원소이다. 구성적인 금속 원소는 전형적으로는 상기 전구체의 금속 성분이 상기 기판의 표면상에 남아있는 경우 상기 기판의 표면 화학을 실질적으로 변경시키지 않을 것이다. 예를 들어, 인듐 할라이드를 ITO에 대한 할로겐-함유 종으로서 사용할 수 있는 반면 주석 할라이드는 산화 주석 기판에 대한 전구체로서 사용될 수 있다.Exemplary precursors include, for example, halogenated alkanes, halogenated alkenes, and halogenated aromatic compounds. Typical chlorinated precursors include chloromethane, dichloromethane tetrachloromethane, perchlorethylene, tetrachlorethylene, 1,1,2,2-tetrachloroethane, 1,1,2-trichloroethane, carbon tetrachloride, chloro Methylene chloride, methylene chloride, 1,1,1-trichloroethane, 1,2,3-trichloropropane, ethylene dichloride, dichloropropane, dichlorobenzene, trichlorobenzene, propylene Dichloride, 1,2-dichloroethylene, 1,1-dichloroethane and the like. The precursor may comprise a halogen-containing polymer, such as polytetrafluoroethylene (PTFE). The precursor may include metal halides, such as indium halide, zinc halide, and tin halide. In one example, the metal halide species is preferably a constituent metal element of the substrate. The constituent metal elements will typically not substantially alter the surface chemistry of the substrate if the metal component of the precursor remains on the surface of the substrate. For example, tin halide can be used as a precursor to a tin oxide substrate, while indium halide can be used as a halogen-containing species for ITO.

상기 기판의 작용화시, 잔류 오염을 적합한 파장의 EM 방사선에 의한 추가적인 처리에 의해 제거할 수 있다. 오염물질을 UV 오존 처리를 사용하고/하거나 적합한 플라스마 세척 처리, 예를 들어 O2 플라스마를 사용하여 제거할 수 있다. 상기 세척 공정을 낮은 에너지에서 수행하여 상기 기판의 표면이 부식될 가능성을 감소시킨다. 유기 전구체를 사용하는 경우, 산소가 유기 전구체 분자의 나머지와 반응하여 휘발성 분자(예를 들어 CO2 및 H2O)를 형성시키며, 상기 분자를 유리하게는 상기 기판의 표면으로부터 플러싱시킬 수 있다. 휘발성 분자가 또한 상기 기판의 표면으로부터 휘발될 수도 있다. 따라서, 일부 실시태양에서, 유기 전구체는 무기 전구체에 비해 세척 단계 후에 적은 오염을 남길 수 있다.Upon functionalization of the substrate, the residual contamination can be removed by further treatment with suitable wavelength of EM radiation. The contaminants can be removed using UV ozone treatment and / or using a suitable plasma cleaning treatment, such as an O 2 plasma. The cleaning process is performed at low energy to reduce the possibility of corrosion of the surface of the substrate. When an organic precursor is used, oxygen reacts with the remainder of the organic precursor molecule to form volatile molecules (e.g., CO 2 and H 2 O), which can advantageously be flushed from the surface of the substrate. Volatile molecules may also volatilize from the surface of the substrate. Thus, in some embodiments, the organic precursor may leave less contamination after the washing step than the inorganic precursor.

그러나, 무기 전구체를 본 발명에 개시된 방법에 사용할 수도 있다. 이러한 전구체의 예는 순수한 할로겐 기체, 수소 할라이드, 붕소 할라이드, 황 할라이드 및 인 할라이드를 포함한다.However, inorganic precursors may also be used in the process disclosed herein. Examples of such precursors include pure halogen gases, hydrogen halides, boron halides, sulfur halides and phosphorus halides.

일부 실시태양에서, 상기 기판을 적합한 휘발성 전구체를 사용하여 다른 원소, 예를 들어 황, 붕소 또는 인으로 작용화시킬 수도 있다. 예를 들어 황화 암모늄을 사용하여 기판을 황으로 작용화시킬 수 있다. 일함수를 변경시키기 위해 기판의 표면에 작용화될 수 있는 다른 종들을 사용할 수도 있다.In some embodiments, the substrate may be functionalized with other volatile precursors, such as, for example, sulfur, boron, or phosphorus. For example, ammonium sulphide can be used to functionalize the substrate with sulfur. Other species may be used that can be functionalized on the surface of the substrate to alter the work function.

상기 기판의 처리 공정은 유리상에 침착된 투명한 전도성(TC) 기판, 예를 들어 ITO 필름을 수득함을 포함한다. 다른 예시적인 TCO 기판은 유리상에 침착된 TCO, 예를 들어 산화 주석, 산화 인듐, 산화 카드뮴, FTO, ZnO, NiO, MoO3, WO3, AuOx(산화된 금), 산화 카드뮴 주석(CTO), 산화 아연 주석(ZTO), 산화 안티몬 주석(ATO), 산화 알루미늄 아연(AZO), 산화 티타늄 아연(TZO), 산화 갈륨 아연(GZO), 산화 알루미늄 갈륨 아연(AGZO), 산화 인듐 갈륨 아연(IGZO), 산화 갈륨 인듐(GIO), 산화 아연 인듐(ZIO), 산화 갈륨 인듐 주석(GITO), 산화 아연 인듐 주석(ZITO), 산화 티타늄 인듐(TIO), 산화 주석 카드뮴(TCO), 산화 인듐 카드뮴(ICO), 산화 아연 카드뮴(ZCO), 산화 알루미늄 카드뮴(ACO)을 포함한다. 투명한 전도성(TC) 기판을 포함하는 다른 기판들을 사용할 수도 있음을 알 것이다.The processing of the substrate includes obtaining a transparent conductive (TC) substrate, such as an ITO film, deposited on the glass. Other exemplary TCO substrates include those deposited on a glass such as tin oxide, indium oxide, cadmium oxide, FTO, ZnO, NiO, MoO3, WO3, AuOx (oxidized gold), cadmium oxide tin oxide Tin oxide (ZTO), antimony tin oxide (ATO), zinc oxide (AZO), titanium oxide zinc (TZO), gallium gallium oxide (GZO), aluminum gallium gallium oxide (AGZO), indium gallium gallium oxide (IGZO) Gallium indium (GIO), zinc oxide indium (ZIO), gallium indium tin oxide (GITO), zinc indium tin oxide (ZITO), titanium oxide indium (TIO), tin oxide cadmium (TCO) Zinc cadmium oxide (ZCO), and aluminum cadmium oxide (ACO). It will be appreciated that other substrates including transparent conductive (TC) substrates may be used.

상기 TC 기판을 투명한 기계적 지지층, 예를 들어 유리상에 침착시킬 수 있다. 상기 기계적 지지층은 강성이거나, 가요성이거나, 평면이거나, 휘었거나, 또는 본 발명에 개시된 방법을 사용하여 작용화시킬 수 있는 임의의 다른 기하학을 가질 수 있다.The TC substrate may be deposited on a transparent mechanical support layer, e.g., glass. The mechanical support layer may be rigid, flexible, planar, warped, or have any other geometry that can be functionalized using the methods disclosed herein.

상기 기판은 다수의 상이한 층들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 기판은 다수의 상이한 TCO 층들, TCO의 상부상의 금속막, 2 개의 TCO 층 사이에 샌드위치된 금속막, 또는 금속 또는 TCO 층의 상부상의 산화 전이금속과 같은 고 일함수 물질의 박층을 포함할 수 있다. 상기 기판중의 다양한 층들은 전도성이거나, 반전도성이거나, 또는 절연성일 수 있다.The substrate may comprise a number of different layers. For example, the substrate may comprise a plurality of different TCO layers, a metal film on top of the TCO, a metal film sandwiched between the two TCO layers, or a thin layer of a high work function material, such as a transition metal, . ≪ / RTI > The various layers in the substrate may be conductive, anti-conducting, or insulating.

상기 기판은 다수의 상이한 금속, 금속 산화물, TCO, 중합체 및 탄소기재 물질의 층들을 포함할 수 있다. 상기 전극은 고유의 산화 금속을 포함하여 산화 금속의 층으로 코팅된 금속일 수 있다. 상기 전극은 고체 또는 다공성일 수 있다. 상기 기판의 하나 이상의 층은 나노-물질 구성 요소, 예를 들어 나노-입자, 나노-막대, 나노-튜브 또는 다른 나노-규모 물질을 포함할 수 있다. 상기 기판의 하나 이상의 층은 상이한 물질들의 복합체, 예를 들어 중합체 매트릭스 중의 나노-입자를 포함할 수 있다. 상기 기판의 하나 이상의 층은 마이크론-규모의 입자를 포함할 수도 있다.The substrate may comprise a plurality of different metal, metal oxide, TCO, polymer and layers of carbon based material. The electrode may be a metal coated with a layer of a metal oxide containing a unique metal oxide. The electrode may be solid or porous. One or more layers of the substrate may comprise nano-material components, such as nano-particles, nano-rods, nano-tubes or other nano-scale materials. One or more layers of the substrate may comprise a complex of different materials, for example nano-particles in a polymer matrix. One or more layers of the substrate may comprise micron-scale particles.

상기 기판을 나노-규모 또는 마이크론-규모 특징부, 예를 들어 광전자 장치로부터의 빛의 광추출을 증대시키기 위한 특징부로 패턴화시킬 수 있다. 상기 기판의 하나 이상의 층을 패턴화시킬 수 있다. 상기 기판은 상이한 굴절지수를 갖는 다수의 층들을 포함하여, 예를 들어 브래그 거울 또는 광결정을 형성할 수 있다.The substrate can be patterned with nano-scale or micron-scale features, e.g., features to enhance light extraction of light from the optoelectronic device. One or more layers of the substrate may be patterned. The substrate may comprise a plurality of layers having different refractive indexes to form, for example, a Bragg mirror or a photonic crystal.

상기 기판은 투명하거나, 반-투명하거나, 불투명하거나 반사성일 수 있다. 상기 기판은 기계적 지지층, 예를 들어 유리, 가요성 플라스틱 또는 반도체 웨이퍼의 조각을 포함할 수 있다. 상기 기판 및 기계적 지지층은 동일한 물질일 수도 있다. 상기 기판은 기계적 자립형, 예를 들어 금속 호일 또는 실리콘 웨이퍼일 수도 있다.The substrate may be transparent, semi-transparent, opaque or reflective. The substrate may comprise a mechanical support layer, for example a piece of glass, flexible plastic or semiconductor wafer. The substrate and the mechanical support layer may be the same material. The substrate may be mechanically self-supporting, for example a metal foil or a silicon wafer.

기판을 할로겐으로 작용화함에 대해서 언급하고 있지만, 상기 기판을 다른 종들로 작용화할 수도 있음을 알 것이다. 예를 들어, 상기 기판을 할로겐화탄소로 작용화시켜 상기 작용화된 표면의 표면 에너지에 영향을 미칠 수도 있다. 전형적으로, 할로겐화탄소 처리는 TCO 기판의 표면을 할로겐화 처리보다 덜 부식시키지만, 상기 할로겐화탄소 처리를 수행하기 위해 필요한 장비는 전문적이다. 추가로, 몇몇 할로겐화탄소의 전도성은 공정 조건들에 강하게 의존하며, 따라서 조절이 어렵다. 공정 조건을 정밀하게 조절한다 하더라도, 가장 전도성인 할로겐화탄소, 예를 들어 전도성 플루오로카본은 ITO를 포함한 다수의 TCO보다 훨씬 덜 전도성이다. 그러나, 기판상에 할로겐화탄소 막을 침착시키기 위한 할로겐화탄소 전구체의 EM 해리를 도 1을 참고로 하기에 개시된 바와 같이 성취할 수도 있다.Although reference is made to functionalizing a substrate with a halogen, it will be appreciated that the substrate may be functionalized with other species. For example, the substrate may be functionalized with carbon halide to affect the surface energy of the functionalized surface. Typically, the halogenated carbon treatment will less etch the surface of the TCO substrate than the halogenated treatment, but the equipment required to perform the halogenated carbon treatment is specialized. In addition, the conductivity of some of the halogenated carbons strongly depends on process conditions and is therefore difficult to control. Even if the process conditions are precisely controlled, the most conductive halogenated carbons, e.g., conductive fluorocarbons, are much less conductive than many TCO's, including ITO. However, EM dissociation of a halogenated carbon precursor for depositing a halogenated carbon film on a substrate may also be achieved as described below with reference to Fig.

도 1로 돌아가서, 기판 작용화용 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 반응 챔버(126)를 포함할 수 있으며, 상기 챔버안에 기판(104)이 놓일 수 있다. 하나의 종을 상기 반응 챔버(126) 중의 기판(104)상에 침착시킬 수 있다. 전구체 화합물(108)을 상기 반응 챔버(126)에 놓거나 공급할 수 있다. 상기 전구체 화합물(108)은 휘발성 액체 또는 고체일 수 있다. 상기 전구체(108)의 해리는 증기상, 액체상, 또는 고체상으로 일어날 수 있다. 상기 기판(104)의 표면과의 작용화 반응은 상기 증기상과 접촉하여 상기 기판(104)의 표면상에서 일어날 수 있다. 상기 전구체 화합물(108)은 또한 기체일 수 있으며, 이 경우에 상기 전구체 화합물(108)을 증기상으로 만들기 위해서 휘발성 전구체 화합물(108)을 증발시킬 필요가 없다. 상기 전구체 화합물(108)을 포함하는 기체를 튜브(도시 안됨)를 통해 상기 반응 챔버(126)내로 제공할 수도 있다.Returning to Fig. 1, a system for substrate functionalization is provided. The system may include a reaction chamber 126 in which the substrate 104 may be placed. One species may be deposited on the substrate 104 in the reaction chamber 126. The precursor compound 108 may be placed in or supplied to the reaction chamber 126. The precursor compound 108 may be a volatile liquid or a solid. The dissociation of the precursor 108 may occur in a vapor phase, a liquid phase, or a solid phase. An interaction reaction with the surface of the substrate 104 may occur on the surface of the substrate 104 in contact with the vapor phase. The precursor compound 108 may also be a gas, in which case it is not necessary to evaporate the volatile precursor compound 108 to make the precursor compound 108 a vapor phase. The gas containing the precursor compound 108 may be fed into the reaction chamber 126 through a tube (not shown).

방사선 이미터(112)가 상기 챔버(126) 내로 EM 방사선을 방출한다. 상기 방사선 이미터(112)는 예를 들어 100 ㎚ 내지 400 ㎚의 UV 방사선을 방출할 수 있다. 상기 방사선 이미터(112)를 상기 반응 챔버(126)내에 배치할 수도 있다. 상기 방사선 이미터(126)는 한편으로, 상기 반응 챔버의 벽이 상기 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투명한 경우 상기 반응 챔버(126)의 외부에 있을 수도 있다.A radiation emitter (112) emits EM radiation into the chamber (126). The radiation emitter 112 may emit, for example, 100 to 400 nm of UV radiation. The radiation emitters 112 may be disposed in the reaction chamber 126. The radiation emitter 126 may, on the other hand, be external to the reaction chamber 126 if the walls of the reaction chamber are at least partially transparent to the radiation.

예시적인 실시태양에서, 상기 전구체(108)를, 예를 들어 액체 또는 미세한 미립자(예를 들어 분말 또는 나노미립자)의 형태로 상기 기판(104)의 표면에 직접 적용한다. 상기 전구체 화합물(108)의 해리 반응 및 상기 기판(104)의 후속의 작용화 반응은 상기 기판(104)의 표면상에서 직접 진행할 수도 있다. 상기 반응을 촉매화할 수도 있다. 예를 들어, 상기 반응을 상기 기판(104)의 표면에 의해 촉매화할 수도 있다. 예시적인 실시태양에서, 상기 촉매화 반응을 촉진하거나 가능하게 하기 위해서 상기 시스템에 촉매를 배치한다.In an exemplary embodiment, the precursor 108 is applied directly to the surface of the substrate 104 in the form of, for example, liquid or fine particulates (e.g., powder or nanoparticles). The dissociation reaction of the precursor compound 108 and the subsequent functionalization of the substrate 104 may proceed directly on the surface of the substrate 104. The reaction may also be catalyzed. For example, the reaction may be catalyzed by the surface of the substrate 104. In an exemplary embodiment, the catalyst is disposed in the system to facilitate or enable the catalyzed reaction.

구체적으로, 도 1에 도시된 실시태양에서, 상기 전구체 화합물(108)은 개방된 수용조(110)에 함유된 휘발성 액체이다. 상기 전구체 화합물(108)은 그의 증기상으로 증발된다.Specifically, in the embodiment shown in FIG. 1, the precursor compound 108 is a volatile liquid contained in an open receiving vessel 110. The precursor compound 108 is vaporized onto its vapor.

상기 기판(104) 자체를 기계적 지지층(102) 상에 침착시킬 수도 있다. 예를 들어, 상기 기판은 유리 기판상에 침착된 TCO 박막(예를 들어 ITO)을 포함할 수 있다. 상기 반응 챔버(126)는 상기 기판(104)을 외부 오염물질로부터 격리시키고 상기 기판(104)의 근처에 상기 전구체 증기 및 상기 반응성 종을 유지시킨다.The substrate 104 itself may be deposited on the mechanical support layer 102. For example, the substrate may comprise a TCO thin film (e.g., ITO) deposited on a glass substrate. The reaction chamber 126 isolates the substrate 104 from external contaminants and maintains the precursor vapor and the reactive species near the substrate 104.

상기 방사선 이미터(112)는 EM 방사선(114)을 상기 반응 챔버(126)내로 방출시켜 상기 할로겐-함유 전구체(108)로부터 할로겐 종을 해리하도록 작동될 수 있다. 상기 해리는 증기상 중에서, 액체상 중에서(예를 들어 상기 수용조(110) 중에서 또는 상기 반응 챔버(126)의 벽의 표면상에서), 고체상 중에서, 또는 기판의 표면상에서 성취될 수 있다. 예시적인 할로겐 함유 휘발성 전구체 화합물은 다이할로벤젠이다.The radiation emitter 112 may be operated to release the EM radiation 114 into the reaction chamber 126 to dissociate the halogen species from the halogen-containing precursor 108. The dissociation can be accomplished in a vapor phase, in a liquid phase (e.g., in the receiving vessel 110 or on the surface of the walls of the reaction chamber 126), in a solid phase, or on a surface of a substrate. An exemplary halogen containing volatile precursor compound is a dihalobenzene.

상기 할로겐 종이 상기 기판과 화학적으로 결합할 때, 단층(106a)이 형성되기 시작한다. 도 1로부터 볼 수 있는 바와 같이, 상기 기판(104) 표면의 대략 절반에 상응하는 부분 단층(106a)이 형성되었다. 하기에서 추가로 상세히 설명하는 바와 같이, 상기 기판(104)의 표면 성질은 작용화 종(106a)에 의해 상기 기판(104)의 표면 커버리지를 기준으로 조율될 수 있다.When the halogen species are chemically bonded to the substrate, a monolayer 106a begins to be formed. As can be seen from Fig. 1, a partial monolayer 106a corresponding to approximately half of the surface of the substrate 104 was formed. As will be described in further detail below, the surface properties of the substrate 104 can be tuned based on the surface coverage of the substrate 104 by the functionalizing species 106a.

본 발명에 사용된 바와 같이, "단층"이란 용어는 대략 하나의 원자층을 갖는 코팅층을 지칭한다. 단층보다 약간 더 많거나 적은 층은 단층으로 간주되는 것으로 이해된다. 또한 불순물, 예를 들어 잔류 탄소를 함유하는 단층은 단층으로 간주되는 것으로 이해된다.As used herein, the term "monolayer" refers to a coating layer having approximately one atomic layer. It is understood that a slightly more or less layer than a monolayer is considered a monolayer. It is also understood that a single layer containing impurities, for example residual carbon, is considered as a single layer.

도 1의 시스템이 할로겐에 의한 기판의 작용화에 관하여 개시하고 있지만, 일부 실시태양에서, 상기 침착되는 종은 할로겐화탄소이다. 상기 할로겐화탄소 분자는 상기 기판의 표면에 작용화될 때 중합체성 구조를 형성할 수 있다. 예를 들어, 플루오로탄소 필름을 상기 기판의 표면상에 침착시킬 수 있다. 1:3 내지 3:1로 조절 가능하게 설정된 C:F 비를 포함하는 플루오로탄소 필름이 성취되었으며 이는 X-선 광전자 분광학(XPS)을 통해 확인되었다. 보다 높거나 낮은 탄소 대 할로겐의 비가 가능하다. XPS 결과는 CF3, CF2, CF, C-CF 및 C-H 결합의 존재를 가리켰다. 일부의 종, 예를 들어 할로겐화탄소는 반응하여 수 나노미터 두께일 수 있는 할로겐화탄소 막의 다수의 층을 형성할 수도 있다. 상기 할로겐화탄소 막은 전도성이거나 절연성일 수 있다. 상기 표면의 일함수는 할로겐화탄소의 양 및 유형에 따라 변한다.While the system of Figure 1 discloses the functionalization of a substrate with halogens, in some embodiments, the deposited species is carbon halide. The halogenated carbon molecules may form a polymeric structure when functionalized on the surface of the substrate. For example, a fluorocarbon film can be deposited on the surface of the substrate. A fluorocarbon film containing a C: F ratio that was set to be adjustable from 1: 3 to 3: 1 was achieved, which was confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Higher or lower carbon to halogen ratios are possible. The XPS results indicated the presence of CF 3 , CF 2 , CF, C-CF and CH bonds. Some species, such as halocarbons, may react to form multiple layers of a halogenated carbon film, which can be several nanometers in thickness. The halogenated carbon film may be conductive or insulating. The work function of the surface varies depending on the amount and type of halogenated carbon.

상기 표면의 소수성을 증가시키거나 감소시키기 위해서, 표면 에너지를 포함하여 다른 성질들을 변화시킬 수 있다. 표면을 주형을 사용하여 작용화시켜 상기 표면상의 특정 영역에서 상기 표면 에너지를 조절할 수 있다. 변형된 표면 에너지를 갖는 표면은 몇몇 종과 보다 유리하게 상호작용하고 다른 종과의 상호작용은 방해할 수 있다. 예를 들어, 소수성 표면은 물구슬을 일게 하는 반면 친수성 표면은 물로 습윤될 수 있다. 표면의 특정 영역의 작용화는, 상기 작용화된 부위가 하나의 종과 반응할 수 있게 하고 작용화되지 않은 부위는 반응에 저항하게 하며 이와 역으로도 수행될 수 있다. 상기 기판(104)상에 단층의 대략 절반이 형성됨을 언급하지만, 단층 미만이 형성될 수도 있다. 예를 들어, 단층의 약 20% 이상이 상기 기판상에 형성될 수 있다.To increase or decrease the hydrophobicity of the surface, other properties, including surface energy, may be varied. The surface can be functionalized using a mold to control the surface energy at a particular area on the surface. Surfaces with modified surface energies can interact more favorably with some species and interfere with their interaction with other species. For example, a hydrophobic surface can be a water bead, while a hydrophilic surface can be wetted with water. The functionalization of a particular region of the surface allows the functionalized region to react with one species and the unfunctionalized region to resist the reaction and vice versa. It is noted that about half of the monolayer is formed on the substrate 104, but less than a monolayer may be formed. For example, about 20% or more of the monolayer can be formed on the substrate.

이제 도 2로 돌아가서, 도 1의 시스템을 나타내지만, 도 1의 부분 단층(106a)이 (106b)에 의해 도시되는 바와 같이, 화학적으로 결합된 종이 보다 많이 거주하게 되었다. 상기 작용화 반응을, 상기 전구체로부터 할로겐을 해리시키기 위해 사용된 전자기 방사선의 파장, EM 방사선의 강도, 상기 반응이 일어나는 온도, 사용되는 전구체, 임의의 촉매의 존재, 기판, 및 상기 기판에 작용화되는 할로겐을 변화시킴으로써 조절할 수 있다. 상기 단층(106b)은 할로겐이 상기 기판(104)과 반응을 계속하는 한 상기 기판(104)상에 계속 형성된다.Returning now to FIG. 2, although the system of FIG. 1 is shown, the partial monolayer 106a of FIG. 1 has been inhabited more than chemically bonded paper, as shown by 106b. The functionalization reaction may be carried out in the presence of at least one selected from the group consisting of the wavelength of electromagnetic radiation used to dissociate the halogen from the precursor, the intensity of the EM radiation, the temperature at which the reaction takes place, the precursor used, Lt; RTI ID = 0.0 > halogen. ≪ / RTI > The monolayer 106b continues to form on the substrate 104 as long as the halogen continues to react with the substrate 104. [

이제 도 3으로 돌아가서, 표면상에 형성된 단층(106c)을 갖는 기판(104)을 도시한다. 상술한 바와 같이, 상기 단층(106c)은 결함(도시 안 됨)을 가질 수도 있다. 단층의 형성 전에 상기 작용화 공정 동안 상기 기판(104)의 작용화를 멈추는 것이 바람직할 수 있다. 상기 전구체(116)의 해리를 상기 방사선 이미터(112)로부터의 방사선을 제거하거나, 차단하거나, 또는 달리 중단시킴으로써 멈출 수 있다. 일단 상기 전구체로부터 할로겐 원자의 방출이 멈추면, 상기 표면 커버리지는 실질적으로 일정하게 남아있는다. 상기 작용화 반응을 정지시키는 능력은 거의 동시적으로 상기 기판(104)이 작용화되는 정도에 대한 조절을 가능하게 한다.Returning now to Fig. 3, there is shown a substrate 104 having a monolayer 106c formed on a surface. As described above, the single layer 106c may have defects (not shown). It may be desirable to stop functionalizing the substrate 104 during the functionalization process prior to formation of the monolayer. The dissociation of the precursor 116 may be stopped by removing, blocking, or otherwise interrupting radiation from the radiation emitter 112. Once the emission of halogen atoms from the precursor stops, the surface coverage remains substantially constant. The ability to quiesce the functionalization reaction enables control over the degree to which the substrate 104 is functionalized at approximately the same time.

공지된 바와 같이, 작용화된 기판은 오염물질을 포함할 수도 있다. 상기 표면으로부터 유기 오염물질을 제거하는 것은 상기 기판(104)의 일함수를 증가시킬 수 있다. 상기 기판(104)의 목적하는 부분을 작용화시킨 후에, 상기 기판(104)을 세척시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 기판(104)을 세척하여 상기 작용화 반응 중에 침착된 오염물질을 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 오염물질은 상기 전구체(108)로부터 기원하는 유기 화합물을 포함할 수 있다. 유기 전구체의 경우에, 상기 오염물질은 UV 발생된 오존과 반응하여 휘발성 화합물을 생성시킬 수 있고 이를 반응 챔버(126)로부터 플러싱시킬 수 있다.As is known, the functionalized substrate may contain contaminants. Removing organic contaminants from the surface can increase the work function of the substrate 104. After functionalizing the desired portion of the substrate 104, the substrate 104 may be cleaned. Specifically, the substrate 104 may be washed to remove contaminants deposited during the functionalization reaction. For example, the contaminant may comprise an organic compound originating from the precursor 108. In the case of organic precursors, the contaminants may react with UV generated ozone to form volatile compounds and flush them from the reaction chamber 126.

상기 작용화 공정은 상기 기판(104)의 표면 조도를 현저하게 증가시키지 않을 수도 있다. 예시적인 실시태양에서, ITO 기판은 염소로 작용화되었다. 원자력 현미경(AFM)을 사용하여 맨 UV 오존 처리된 ITO 기판 및 염소-작용화된 ITO 기판의 표면을 특성화하였다. 산술평균값 Ra에 의해 나타낸 표면 조도는 맨 표면의 경우 2.2 ㎚이고 염소 원자의 단층으로 작용화된 후에는 1.9 ㎚인 것으로 밝혀졌다. 상기 단층이 완벽한 단층이 아니며 커버리지 및 오염에 있어서 약간의 변화성이 있을 수도 있음을 알 수 있다.The functionalization process may not significantly increase the surface roughness of the substrate 104. [ In an exemplary embodiment, the ITO substrate is functionalized with chlorine. The atomic force microscope (AFM) was used to characterize the surface of the ultraviolet ozone treated ITO substrate and the chlorine-functionalized ITO substrate. The surface roughness represented by the arithmetic mean R a was found to be 2.2 nm for the top surface and 1.9 nm after being functionalized as a monolayer of chlorine atoms. It can be seen that the monolayer is not a perfect monolayer and there may be some variability in coverage and contamination.

이제 도 4로 돌아가서, InCl3 기준의 2p 코어-준위 스펙트럼상에 겹쳐진 염소-작용화된 ITO의 2p 코어-준위 에너지 스펙트럼을 도시하는 XPS 차트를 제공한다. 상기 InCl3 곡선과 염소-작용화된 ITO 곡선간의 유사성은 상기 작용화된 ITO 기판의 표면상의 인듐-염소 결합이 InCl3 중의 인듐-염소 결합과 동일한 화학적 상태로 있음을 암시한다.Turning now to FIG. 4, an XPS chart is shown showing the 2p core-level energy spectrum of chlorine-functionalized ITO superimposed on the 2p core-level spectrum of the InCl 3 standard. The similarity between the InCl 3 curve and the chlorine-functionalized ITO curve suggests that the indium-chlorine bond on the surface of the functionalized ITO substrate is in the same chemical state as the indium-chlorine bond in InCl 3 .

이제 도 5로 돌아가서, 반응 시간에 대한 대략적인 표면 작용화(염소의 2p 피크 강도에 의해 평가된 바와 같은)의 차트를 제공한다. 다수의 ITO 기판들이 EM 방사선 해리 방법을 사용하여 염소로 작용화되었다. 각 기판의 작용화 반응의 지속시간은 0 내지 10 분 중에서 선택되었다. XPS를 사용하여 상기 작용화된 기판상의 염소의 대략적인 표면 커버리지를 측정하였다. 상기 작용화 공정의 반응시간이 0에서 10 분으로 증가함에 따라, 상기 2p 피크 강도의 비례적인 증가가 존재하며, 이는 상기 기판의 작용화가 상기 반응 시간의 증가에 의해 증가될 수 있음을 입증한다. 환언하면, 보다 짧은 반응 시간의 경우, 상기 기판은 덜 작용화된다, 즉 상기 기판의 표면상에 단층 미만이 형성된다. 상기 작용화 반응의 적합한 지속시간을 선택함으로써, 상기 표면 커버리지를 조율할 수 있다, 예를 들어 상기 표면 커버리지를 단층의 예정된 반응에 대해 조율할 수 있다.Returning now to FIG. 5, a chart of approximate surface functionalization (as assessed by the 2p peak intensity of chlorine) for the reaction time is provided. Many ITO substrates were functionalized with chlorine using the EM radiation dissociation method. The duration of the functionalization of each substrate was selected from 0 to 10 minutes. The approximate surface coverage of the chlorine on the functionalized substrate was measured using XPS. As the reaction time of the functionalization process increases from 0 to 10 minutes, there is a proportional increase in the 2p peak intensity, demonstrating that the functionalization of the substrate can be increased by increasing the reaction time. In other words, for shorter reaction times, the substrate is less functional, i.e. less than a single layer is formed on the surface of the substrate. By selecting an appropriate duration of the functionalization reaction, the surface coverage can be tuned, for example, the surface coverage can be tuned for a predetermined reaction of the monolayer.

도 6은 맨 표면을 갖는 표준 ITO 기판의 일함수의 밴드 다이어그램을 도시한다. 맨 ITO의 일함수는 대략 4.7 eV(세척 후 5 eV)이며, 이는 정공을 애노드로부터 전형적인 유기 전자 장치의 발광층으로 효율적으로 주입하는데 필요한 대략 6 eV보다 현저하게 더 낮다.Figure 6 shows a band diagram of the work function of a standard ITO substrate with a top surface. The work function of the top ITO is approximately 4.7 eV (5 eV after cleaning), which is significantly lower than approximately 6 eV required to efficiently inject holes from the anode into the emissive layer of a typical organic electronic device.

이제 도 7로 돌아가서, 염소의 단층으로 작용화된 ITO 기판에 대한 에너지 준위 다이어그램을 제공한다. 상기 단층 중의 각각의 염소 원자는 상기 도 4의 XPS 차트에 의해 입증된 바와 같이, 상기 ITO 기판 중의 인듐 원자에 화학적으로 결합한다. 상기 작용화된 ITO 전극의 표면에서의 일함수는 맨 UV 오존 처리된 ITO의 일함수보다 현저하게 더 높다. 예를 들어, 염소의 단층으로 작용화된 ITO의 일함수는, 맨, UV 오존 처리된 ITO에 대한 대략 5 eV에 비해 대략 6.1 eV일 수 있다.Turning now to FIG. 7, an energy level diagram for an ITO substrate functionalized with a single layer of chlorine is provided. Each chlorine atom in the monolayer is chemically bonded to an indium atom in the ITO substrate, as evidenced by the XPS chart in Figure 4 above. The work function at the surface of the functionalized ITO electrode is significantly higher than that of the ultimate UV ozone treated ITO. For example, the work function of ITO functionalized with a single layer of chlorine may be approximately 6.1 eV compared to approximately 5 eV for man, UV ozonated ITO.

상기 맨 기판에 대한 상기 염소화된 기판의 일함수의 증가는 상기 ITO의 기판상의 염소 원자에 의해 유도된 표면 쌍극자에 기인할 수 있다. 따라서, 작용화 종은 상기 기판의 표면에 의한 쌍극자 모멘트에 비례하여 상기 ITO의 일함수를 증가시킨다. 전극의 일함수의 목적하는 증가는, 적합한 작용화 종을 선택함으로써 획득될 수 있다. 놀랍게도, 상술한 바와 같이, 염소는 불소보다 적은 음전기임에도 불구하고 최고의 쌍극자를 성취한다. 밀도 작용성 이론 계산은 상기 In-Cl 결합 길이가 상기 In-F 결합 길이보다 더 크고, 이는 불소에 비해 염소에 대한 더 큰 순 쌍극자 모멘트를 생성시킴을 가리킨다.The increase in work function of the chlorinated substrate relative to the bare substrate can be attributed to the surface dipole induced by the chlorine atoms on the substrate of ITO. Thus, the functionalized species increases the work function of the ITO in proportion to the dipole moment due to the surface of the substrate. The desired increase in the work function of the electrode can be obtained by selecting the appropriate functionalizing species. Surprisingly, as described above, chlorine achieves the best dipole even though it is less negative than fluorine. Density functionality theory calculations indicate that the In-Cl bond length is greater than the In-F bond length, which results in a larger net dipole moment for chlorine compared to fluorine.

상기 TCO 기판의 일함수는 반응 시간을 조절함으로써, 예를 들어 방사선 이미터(112)로부터 방사선(114)을 중단하거나 차단함으로써 일정 범위내에서 조율될 수 있다. 상기 전구체 화합물의 농도를 또한 상기 범위를 조율하도록 선택할 수 있다. 예를 들어, 기판의 표면상에 단층 미만을 침착시킴으로써, 상기 일함수를 종의 전체 단층으로 작용화된 기판의 일함수보다 낮게, 그러나 맨 기판 표면의 경우보다 높게 설정할 수 있다.The work function of the TCO substrate can be tuned within a certain range by controlling the reaction time, for example by interrupting or blocking the radiation 114 from the radiation emitter 112. The concentration of the precursor compound can also be selected to tune the range. For example, by depositing less than a single layer on the surface of a substrate, the work function can be set to be lower than the work function of the substrate functionalized with the entire monolayer of species, but higher than that of the substrate surface.

도 8로 돌아가서, 염소 2p 코어-준위 XPS 결과로부터 대략화된 바와 같은 ITO 기판상의 염소의 표면 커버리지와 일함수간의 관계를 예시하는 차트를 제공한다. 상기 일함수는 상기 ITO 기판의 표면 작용화와 대략 1차로 관련된다. 도 8의 차트는 대충의 근사치이며 단지 상기 관계만을 나타냄을 알 것이다.Returning to FIG. 8, a chart illustrating the relationship between work function and surface coverage of chlorine on an ITO substrate as outlined from the chlorine 2p core-level XPS results is provided. The work function is roughly related to the surface functionalization of the ITO substrate. It should be noted that the chart of FIG. 8 is a rough approximation and only shows this relationship.

예로서, 단층의 약 15%의 작용화는 대략 5.65 eV의 일함수에 상응한다. 단층의 대략 95%의 작용화는 대략 6.15 eV의 일함수에 상응한다. 따라서, 상기 일함수는 상기 표면을 단층이하로 작용화시킴으로써 용도에 따라 조율될 수 있다. 보다 높은 일함수, 예를 들어 약 6.1 eV를 원하는 경우, 상기 표면을 대략 단층의 염소로 작용화시킬 수 있다. 상기 서술된 바와 같이, 상기 단층, 또는 상기 단층의 일부는 결함이 있을 수 있음을 알 것이다.By way of example, the functionalization of about 15% of the monolayer corresponds to a work function of about 5.65 eV. The functionalization of approximately 95% of the monolayer corresponds to a work function of approximately 6.15 eV. Thus, the work function can be tuned according to the application by functionalizing the surface below a single layer. If a higher work function, for example about 6.1 eV, is desired, the surface can be functionalized with a near monolayer of chlorine. As noted above, it will be appreciated that the monolayer, or a portion of the monolayer, may be defective.

OLED와 관련하여, ITO가 애노드로서 통상적으로 사용된다. 작용화된 ITO 애노드의 일함수를 하기에 추가로 개시하는 바와 같이, 유기 정공수송 물질의 HOMO 준위와 합치하도록 조율할 수 있다.With regard to OLEDs, ITO is commonly used as an anode. The work function of the functionalized ITO anode may be tuned to coincide with the HOMO level of the organic hole transport material, as further described below.

도 9에 관하여, 요오드, 브롬 및 불소로 작용화된 ITO의 XPS 코어-준위 스펙트럼을 제공한다. 상술한 바와 같이, 염소가 작용화된 ITO 표면상의 할로겐-인듐 결합에 가장 큰 쌍극자를 유도하며, 이에 의해 다른 할로겐으로 작용화된 ITO에 비해 최대의 일함수 증가를 제공한다.Referring to FIG. 9, there is provided an XPS core-level spectrum of ITO functionalized with iodine, bromine and fluorine. As described above, the largest dipole is induced in the halogen-indium bond on the chlorine-functionalized ITO surface, thereby providing the maximum work function increase compared to ITO functionalized with other halogens.

하기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 다양한 TCO 표면의 작용화가 가능하다. UPS는 자외선 광전자 분광학을 지칭한다.As can be seen in Table 1 below, functionalization of various TCO surfaces is possible. UPS refers to ultraviolet photoelectron spectroscopy.

다양한 작용화된 기판의 XPS/UPS로부터의 실험적인 일함수Experimental work function from XPS / UPS of various functionalized substrates 기판Board 작용화된 종Functionalized species 깨끗한 기판의 일함수[eV]The work function [eV] 작용화된 기판의 일함수[eV]The work function [eV] of the functionalized substrate ITOITO 염소Goat 4.74.7 6.16.1 FTOFTO 불소Fluorine 4.94.9 5.65.6 ZnOZnO 염소Goat 4.74.7 5.35.3 AuAu 염소Goat 5.25.2 6.26.2

상기 전극의 일함수를 증가시키는 것 외에, 할로겐 작용화는 상기 전극의 일함수의 안정성을 맨 UV 오존 또는 O2 플라스마 처리된 TCO 전극에 비해 증가시킨다. 도 10으로 돌아가서, 공기의 존재 하에서 맨 ITO 기판에 비해 단층의 염소로 작용화된 ITO 기판의 일함수의 안정성을 보이는 차트를 제공한다. 상기 맨 기판의 표면은 15 분 동안 UV 오존으로 처리되었다. 도 10으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 상기 맨 전극의 일함수가 공기의 존재 하에서 약 3 시간 동안 대략 0.1 eV까지 떨어진다. 대조적으로, 상기 작용화된 기판의 알함수에 실질적인 변화는 없다. 이는 작용화된 기판에 제공된 증가된 안정성을 입증한다. 이는, 작용화된 기판을 상기 기판의 일함수에 영향을 미치지 않으면서 일정 시간 동안 대기 조건 하에 둘 수도 있기 때문에 생산 환경에서 유리할 수 있다. 보다 높은 안정성은 기판을 진공이나 불활성 기체 하에서보다는 공기 중에서 보관 가능하게 할 수 있다. 상기 작용화된 기판의 안정성은 주변 온도 및 습도를 포함하여 주변 환경에 따라 변한다.In addition to increasing the work function of the electrode, halogen functionalization increases the stability of the work function of the electrode relative to the ultraviolet ozone or O 2 plasma treated TCO electrode. Returning to Fig. 10, there is provided a chart showing the stability of the work function of the ITO substrate functionalized with a single layer of chlorine relative to the bare ITO substrate in the presence of air. The surface of the substrate was treated with UV ozone for 15 minutes. As can be seen from Figure 10, the work function of the top electrode drops to about 0.1 eV for about 3 hours in the presence of air. In contrast, there is no substantial change in the Al function of the functionalized substrate. This demonstrates increased stability provided to the functionalized substrate. This may be advantageous in a production environment because the functionalized substrate may be left under atmospheric conditions for a period of time without affecting the work function of the substrate. Higher stability allows the substrate to be stored in air rather than under vacuum or inert gas. The stability of the functionalized substrate varies with the ambient environment, including ambient temperature and humidity.

도 11로 돌아가서, 일정 기간 동안 공기에 노출 후 다양한 기판들의 일함수를 나타내는 표를 제공한다. 동일한 조건 하에서, 공기에 노출 후, 상기 작용화된 기판의 일함수는 동일한 조건 하의 맨 기판의 일함수보다 실질적으로 더 높다.Returning to Figure 11, a table is presented that illustrates the work function of various substrates after exposure to air for a period of time. Under the same conditions, after exposure to air, the work function of the functionalized substrate is substantially higher than the work function of the substrate under the same conditions.

이제 도 12에 관하여, 염소-작용화된 ITO 기판의 투과율 특성이 맨 ITO 기판의 투과율 특성보다 실질적으로 열등하지 않음을 예시하는 차트를 제공한다. 상기 ITO 층을 투명 기판상에 침착시켰다. 상기 차트로부터 볼 수 있는 바와 같이, 상기 투과율은 넓은 파장 범위에 걸쳐 매우 유사하다. 중요하게, 상기 곡선은 가시 스펙트럼에 걸쳐 거의 식별이 불가능하며, 이는 염소-작용화된 ITO 애노드를 맨 ITO 애노드의 경우에 비해 상기 애노드를 투과한 빛의 약화를 증가시키지 않으면서 유기 광전자 장치에 사용할 수 있음을 예시한다.Referring now to FIG. 12, there is provided a chart illustrating that the transmittance characteristics of the chlorine-functionalized ITO substrate are not substantially inferior to the transmittance characteristics of the master ITO substrate. The ITO layer was deposited on a transparent substrate. As can be seen from the chart, the transmittance is very similar over a wide wavelength range. Importantly, the curve is nearly indiscernible across the visible spectrum, which means that the chlorine-functionalized ITO anode can be used in an organic optoelectronic device without increasing the attenuation of light transmitted through the anode compared to the case of a bare ITO anode .

도 13으로 돌아가서, 상기 예에서 ITO 기판을 작용화시키는데 사용되는 자외선 램프의 스펙트럼을 제공한다. 구체적으로, 상기 스펙트럼은 PL16-110 포토 서피스 가공 챔버(Photo Surface Processing Chamber)(센 라이츠(Sen Lights)(상표))의 것에 상응한다. 반응 챔버로서 사용될 수 있는 파이렉스(Pyrex)(상표) 유리의 컷오프 파장에 상응하는 파장이 또한 제공된다.Returning to Fig. 13, there is provided a spectrum of an ultraviolet lamp used in the above example to functionalize an ITO substrate. Specifically, the spectrum corresponds to that of the PL16-110 Photo Surface Processing Chamber (Sen Lights (R)). A wavelength corresponding to the cutoff wavelength of Pyrex (trademark) glass that can be used as a reaction chamber is also provided.

염소-작용화된 ITO 기판의 전도성도 또한 맨 ITO 기판의 전도성보다 실질적으로 열등하지 않다. 4-단자 탐침으로 측정시, 예시적인 염소-작용화된 ITO 기판의 시트 저항은 맨 ITO 기판에 대한 18.1 오옴/스퀘어에 비해, 18.2 오옴/스퀘어이다.The conductivity of the chlorine-functionalized ITO substrate is also not substantially inferior to the conductivity of the top ITO substrate. When measured with a four-terminal probe, the sheet resistance of an exemplary chlorine-functionalized ITO substrate is 18.2 ohms / square compared to 18.1 ohms / square for the top ITO substrate.

높은 일함수를 갖도록 작용화된 투명 전도성 기판, 예를 들어 ITO 기판의 한 가지 용도는 유기 전자 장치에서의 상기 기판의 사용이다. ITO 기판의 일함수를 증가시키기 위해 할로겐 종으로 상기 ITO 기판의 표면을 작용화시키는 것은 정공 주입 차단층을 감소시킬 수 있다. 상기 정공 주입 차단층의 감소는 OLED에서 정공 주입 효율을 개선시키며, 이에 의해 장치 중 전류의 유도에 필요한 전압의 양을 감소시킨다.One use of a transparent conductive substrate, for example an ITO substrate, functionalized to have a high work function is the use of the substrate in an organic electronic device. Functioning the surface of the ITO substrate with a halogen species to increase the work function of the ITO substrate can reduce the hole injection blocking layer. The reduction in the hole injection blocking layer improves the hole injection efficiency in the OLED, thereby reducing the amount of voltage required to induce current in the device.

작용화된 TCO 기판을 예시적인 OLED 구조 중에 나타내지만, 다른 OLED 구조도 작용화된 TCO 기판을 사용할 수 있음을 알 것이다. 더욱 또한, 다른 유형의 전자 장치는 작용화된 TCO 기판을 포함할 수 있다.Although functionalized TCO substrates are shown in an exemplary OLED structure, it will be appreciated that other OLED structures may also utilize functionalized TCO substrates. Still further, other types of electronic devices may include functionalized TCO substrates.

도 14는 종래 기술로부터의 투명 전도성 기판을 사용하는 OLED의 실시태양의 예시적인 에너지 다이어그램을 도시한다. ITO 층(1280)은 애노드로서 사용된 투명 기판상에 전형적으로 형성된다. 정공이 상기 애노드(1280)로부터 정공 주입층(HIL)(1282)으로 주입되고, 이어서 정공수송층(HTL)(1284)으로, 전자 차단층(EBL)(1286)을 통해, 발광 박막층(1292)으로 주입된다. 동시에, 전자가 캐쏘드(1298)를 통해 주입되고 전자수송층(ETL)(1296)을 통해, 정공차단층(HBL)(1294)을 통해 수송되고, 상기 발광 박막층 중의 정공과 재결합하여 광자를 방출한다. 이어서 상기 박막층 중에 방출된 광자는 ITO 층(1280) 및 상기 ITO 층(1280)을 지지하는 임의의 투명한 기판을 통해 빠져나간다. 염소-작용화된 ITO 층의 상대적인 일함수를 나타내기 위해서 희미한 라인(1290)이 제공되며, 이는 상기 방출층과 현저하게 잘 정렬된다.Figure 14 shows an exemplary energy diagram of an embodiment of an OLED using a transparent conductive substrate from the prior art. The ITO layer 1280 is typically formed on a transparent substrate used as an anode. Holes are injected from the anode 1280 into the hole injection layer (HIL) 1282 and then into the hole transport layer (HTL) 1284 through the electron blocking layer (EBL) 1286 to the light emitting thin film layer 1292 . At the same time, electrons are injected through the cathode 1298, transported through the electron transport layer (ETL) 1296, through the hole blocking layer (HBL) 1294, and recombined with the holes in the light emitting thin film layer to emit photons . The photons emitted into the thin film layer then pass through the ITO layer 1280 and any transparent substrate supporting the ITO layer 1280. A faint line 1290 is provided to indicate the relative work function of the chlorine-functionalized ITO layer, which is remarkably well aligned with the emissive layer.

도 15는 염소-작용화된 ITO 전극(1380)을 포함하는 간략화된 인광 OLED에 대한 에너지 준위 다이어그램이다. 보다 낮은 차단층 높이에서, 정공을 상기 애노드로부터 보다 효율적으로 주입할 수 있다. 상기 다이어그램으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 상기 정공 주입 차단층의 높이(이는 상기 방출층의 HOMO와 상기 ITO 전극(1380)의 일함수간의 차이에 따라 변한다)는 염소 작용화된 전극의 경우 비교적 낮다. 이렇게 낮은 정공 주입 차단층은 상기 전극이 호스트(1284)내로 직접 주입되게 할 수 있으며, 이에 의해 상기 호스트 및 HTL(1283)이 동일한 물질이 되게 할 수 있다. 상기 염소-작용화된 애노드는 상기 HTL(1283)의 HOMO 준위와 가깝게 정렬되므로, 상기 HIL 층(1282)이 필요하지 않다. 대조적으로, 맨 ITO 전극(1280)은 높은 주입 차단층을 가지며, 이는 도 14에 도시된 바와 같이, 중간 HIL 층 없이 정공을 주입하기에 비효율적으로 만든다. 상기 HTL 및 ETL을 적합한 에너지 준위를 갖도록 선택하는 경우, 당해 분야의 숙련가에 의해 이해되는 바와 같이, 상기 EBL 및 HBL을 또한 제거할 수 있다.FIG. 15 is an energy level diagram for a simplified phosphorescent OLED including a chlorine-functionalized ITO electrode 1380. FIG. At a lower barrier layer height, holes can be injected more efficiently from the anode. As can be seen from the above diagram, the height of the hole injection blocking layer (which varies with the difference between the HOMO of the emitting layer and the work function of the ITO electrode 1380) is relatively low for chlorine functionalized electrodes. This low hole injection blocking layer may allow the electrode to be implanted directly into the host 1284, thereby making the host and the HTL 1283 the same material. Since the chlorine-functionalized anode is closely aligned with the HOMO level of the HTL 1283, the HIL layer 1282 is not required. In contrast, the bare ITO electrode 1280 has a high injection blocking layer, which makes it ineffective to inject holes without an intermediate HIL layer, as shown in Fig. When the HTL and ETL are selected to have appropriate energy levels, the EBL and HBL can also be removed, as will be appreciated by those skilled in the art.

이제 도 16에 관하여, OLED 장치에서 애노드의 일함수와 정공에 대한 차단층 높이간의 관계를 나타내는 UPS 차트를 제공한다. 할로겐 작용화를 사용하여 상기 전극의 일함수를 증가시키는 것은 정공 주입 차단층 높이를 감소시킴을 알 수 있다.Referring now to FIG. 16, there is provided a UPS chart illustrating the relationship between the work function of the anode and the barrier layer height for holes in an OLED device. It can be seen that increasing the work function of the electrode using halogen functionalization reduces the height of the hole injection blocking layer.

예시적인 실시태양에서, 염소-작용화된 ITO 애노드를 인광 녹색 기부 방출 OLED에 사용하기 위해 제조하였다. 염소-작용화된 ITO 애노드를 포함하는 OLED 및 맨 UV 오존 처리된 ITO 애노드를 포함하는 또 다른 OLED를, 상업적으로 패턴화된 ITO 코팅된 유리(25 ㎜ x 25 ㎜) 상에서 10-8 Torr의 기본 압력으로 커트 제이 레스커(Kurt J. Lesker) LUMINOS(상표) 클러스터 도구로 제작하였다. ITO 기판을 탈이온수(DI), 아세톤, 및 메탄올에 용해된 알코녹스(Alconox)(상표)의 표준 섭생으로 세척하였다. 이어서 상기 ITO 기판을 PL16-110 포토 서피트 프로세싱 챔버(센 라이츠)에서 3 분 동안 UV 오존 처리를 사용하여 처리하였다.In an exemplary embodiment, chlorine-functionalized ITO anodes were prepared for use in phosphorescent green-emitting OLEDs. Another OLED comprising an OLED containing a chlorine-functionalized ITO anode and an ITO anode with a top UV ozone treatment was applied to a base of 10 -8 Torr on commercially patterned ITO coated glass (25 mm x 25 mm) Pressure was produced with the Kurt J. Lesker LUMINOS (trademark) cluster tool. The ITO substrate was washed with deionized water (DI), acetone, and a standard regimen of Alconox (TM) dissolved in methanol. The ITO substrate was then treated with UV ozone treatment for 3 minutes in a PL16-110 photo support processing chamber (Senryts).

염소-작용화된 ITO를 도 1에 개시된 방법에 따라, 전구체 화합물로서 0.2 ㎖ 1,2-다이클로로벤젠이 있는 파이렉스(상표) 페트리 디쉬에서 10 분간 상기 ITO 기판의 표면을 작용화시킴으로써 제조하였다. 파이렉스(상표) 수용조를 상기 챔버로서 사용하였으며, UV 광원을 상기 챔버의 밖에 배치시켰다. 파이렉스(상표)의 투과 스펙트럼을 도 24a에 제공하며, UV 램프의 스펙트럼을 도 24b에 제공한다. 일단 상기 작용화 반응이 완료되었으면, 상기 ITO 기판을 3 분간 UV 오존으로 처리하였다.Chlorine-functionalized ITO was prepared by functionalizing the surface of the ITO substrate for 10 minutes in a Pyrex (trademark) Petri dish with 0.2 ml 1,2-dichlorobenzene as precursor compound according to the method described in Fig. A Pyrex (trademark) receiver was used as the chamber, and a UV light source was placed outside the chamber. The transmission spectrum of Pyrex (trademark) is provided in FIG. 24a, and the spectrum of the UV lamp is provided in FIG. 24b. Once the functionalization was completed, the ITO substrate was treated with UV ozone for 3 minutes.

상기 유기층 및 LiF 캐쏘드를 전용 유기 챔버에서 알루미나 도가니로부터 열적으로 침착시켰다. 상기 Al 층을 진공의 파괴 없이 붕소 나이트라이드 도가니로부터 별도의 전용 금속 침착 챔버에서 침착시켰다. 모든 층을 스테인레스 강 쉐도우 마스크를 사용하여 패턴화하여 장치 구조를 한정하였다. 모든 장치들에 대한 활성 면적은 2 ㎟였다.The organic layer and LiF cathode were thermally deposited from an alumina crucible in a dedicated organic chamber. The Al layer was deposited in a separate dedicated metal deposition chamber from a boron nitride crucible without vacuum breakdown. All layers were patterned using a stainless steel shadow mask to define the device structure. The active area for all devices was 2 mm2.

표준 장치 구조는 하기와 같다: 애노드/CBP(35 ㎚)/CBP:Ir(ppy)2(acac)(15 ㎚, 8%)/TPBi(65 ㎚)/LiF(1 ㎚)/Al(100 ㎚), 여기에서 Ir(ppy)2(acac)는 비스(2-페닐피리딘)(아세틸아세토네이트)이리듐(III)이고, TPBi는 2,2',2"-(1,3,5-벤지네트릴)-트리스(1-페닐-1-H-벤즈이미다졸)이다.The standard device structure is as follows: Anode / CBP (35 nm) / CBP: Ir (ppy) 2 (acac) (15 nm, 8%) / TPBi (65 nm) / LiF (1 nm) / Al ), Wherein Ir (ppy) 2 (acac) is bis (2-phenylpyridine) (acetylacetonate) iridium (III) and TPBi is 2,2 ', 2 "- (1,3,5- Tril) -tris (1-phenyl-1-H-benzimidazole).

상기 예시적인 인광 OLED 구조의 에너지 준위 다이어그램(1200)을 도 17에 제공한다. 상기 염소-작용화된 ITO 애노드(1202)는 맨 UV 오존 처리된 ITO 애노드(1206)보다 현저하게 더 높은 일함수를 갖는다. 따라서, 상기 염소-작용화된 애노드는, 상기 CBP 층(1204)의 HOMO 수준이 상기 염소-작용화된 ITO 애노드의 일함수와 잘 정렬되므로, 상기 CBP 층(1204)에 정공을 더 잘 주입할 수 있다. 상기 Ir(ppy)2(acac) 층(1208)을 상기 CBP 층(1204)으로 도핑시킬 수도 있다. 상기 TPBi 층(1210)은 상기 LiF/Al 캐쏘드 층(1212) 및 상기 Ir(ppy)2(acac) 층(1208)과 전기적으로 연통한다.The energy level diagram 1200 of the exemplary phosphorescent OLED structure is provided in FIG. The chlorine-functionalized ITO anode 1202 has a significantly higher work function than the top UV ozone treated ITO anode 1206. Thus, the chlorine-functionalized anode can be more efficiently injected into the CBP layer 1204 because the HOMO level of the CBP layer 1204 is well aligned with the work-function of the chlorine-functionalized ITO anode . The Ir (ppy) 2 (acac) layer 1208 may be doped into the CBP layer 1204. The TPBi layer 1210 is in electrical communication with the LiF / Al cathode layer 1212 and the Ir (ppy) 2 (acac) layer 1208.

도 18은 도 17의 예시적인 장치의 전류-전압 특성을 나타내는 다이어그램이다. 볼 수 있는 바와 같이, 상기 처리 시간이 단층이 형성되는 시점까지 증가함에 따라, 전류를 구동하는데 필요한 전압이 감소한다. 따라서, 염소의 단층을 상기 예시적인 OLED 장치에 사용되는 ITO 애노드의 표면에 작용화하는 경우, 상기 OLED의 작동에 필요한 전압은 현저하게 감소될 수 있다. 도 18로부터 볼 수 있는 바와 같이, 상기 전압을 동등한 전류 밀도에서 대략 4 V까지 감소시킬 수 있다.18 is a diagram showing current-voltage characteristics of the exemplary device of FIG. As can be seen, as the processing time increases to the point at which the monolayer is formed, the voltage required to drive the current decreases. Thus, when a monolayer of chlorine is functionalized on the surface of the ITO anode used in the exemplary OLED device, the voltage required for operation of the OLED can be significantly reduced. As can be seen from FIG. 18, the voltage can be reduced to about 4 V at an equivalent current density.

도 19는 종래 기술의 OLED 기준 장치로부터 생성되는 발광성에 대하여, 염소-작용화된 애노드를 포함하는 도 17의 예시적인 OLED 장치의 전류 효율성의 차트이다. 구체적으로, 상기 OLED 장치는 하기의 구조를 갖는 UV 오존 처리된 애노드를 포함한다: 애노드/PEDOT:PSS(5 ㎚)/α-NPD(35 ㎚)/CBP:Ir(ppy)2(acac)(15 ㎚, 8%)/TPBi(65 ㎚)/LiF(1 ㎚)/Al(100 ㎚), 여기에서 α-NPD는 N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘이다. 상기 기준 장치에서 상기 PEDOT:PSS(5 ㎚)/α-NPD(35 ㎚) 층은 정공을 상기 막대 UV 오존 처리된 ITO 애노드로부터 상기 CBP:Ir(ppy)2(acac) 방출층에 주입하기 위해 필요하다. 도 19로부터 상기 염소-작용화된 애노드가, 맨 UV 오존 처리된 전극을 포함하는 기준 OLED에 대해서 상기 전류 효율을 증가시킴을 알 수 있다. 특히, 높은 발광성에서, 상기 작용화된 애노드를 포함하는 OLED는 현저하게 더 효율적이다.19 is a chart of the current efficiency of the exemplary OLED device of FIG. 17 that includes a chlorine-functionalized anode, with respect to the luminescence generated from a prior art OLED reference device. Specifically, the to OLED device comprises a UV ozone treatment anode having the following structure: an anode / PEDOT: PSS (5 ㎚) / α-NPD (35 ㎚) / CBP: Ir (ppy) 2 (acac) ( NPN is N, N'-bis (naphthalene-1-yl) -N, N'-bis (naphthalene- Bis (phenyl) -benzidine. The PEDOT: PSS (5 nm) / alpha -NPD (35 nm) layer in the reference device was used to inject holes from the rod UV ozonated ITO anode into the CBP: Ir (ppy) 2 (acac) need. From FIG. 19 it can be seen that the chlorine-functionalized anode increases the current efficiency for a reference OLED comprising a top UV ozone treated electrode. In particular, at high luminescence, the OLED comprising the functionalized anode is significantly more efficient.

도 20으로 돌아가서, 염소 작용화된 애노드를 포함하는 인광 OLED의 전류 효율 및 외부 양자 효율(EQE)을 제공하다. 상기 인광 OLED는 400 cd/㎡에서 93.5 cd/A의 높은 최대 전류 효율을 가지며, 이는 24.7%의 최대 EQE에 상응한다. 10,000 cd/㎡에서, 상기 전류 효율 및 EQE는 각각 79.6 cd/A 및 21%로 여전히 비교적 높다. 도 21로 돌아가서, 염소화된 ITO 애노드를 포함하는 도 17의 예시적인 OLED를 종래 기술에서 발견된 방법을 사용하여 제작된 장치와 비교한다. 볼 수 있는 바와 같이, 상기 염소-작용화된 애노드를 포함하는 OLED를 장치 층 및 물질에 관하여 현저하게 더 간단하게 제작할 수 있으며, 상기 OLED는 현저하게 더 높은 외부 양자 효율을 추가로 나타낼 수 있다.Returning to FIG. 20, the current efficiency and external quantum efficiency (EQE) of a phosphorescent OLED including a chlorinated anode is provided. The phosphorescent OLED has a high maximum current efficiency of 93.5 cd / A at 400 cd / m 2, which corresponds to a maximum EQE of 24.7%. At 10,000 cd / m 2, the current efficiency and EQE are still relatively high at 79.6 cd / A and 21%, respectively. Returning to Fig. 21, the exemplary OLED of Fig. 17 comprising a chlorinated ITO anode is compared to a device fabricated using methods found in the prior art. As can be seen, an OLED comprising the chlorine-functionalized anode can be made significantly simpler with respect to device layers and materials, and the OLED can additionally exhibit significantly higher external quantum efficiency.

이제 도 22로 돌아가서, 하기의 구조를 갖는 예시적인 OLED에 대해 진공에서 측정된 발광성의 변화를 나타내는 차트를 제공한다: 전극/CuPc(25 ㎚)/α-NPD(45 ㎚)/CBP:Ir(ppy)2(acac)(15 ㎚, 8%)/TPBi(10 ㎚)/Alq3(45 ㎚)/LiF(1 ㎚)/Al(100 ㎚), 여기에서 CuPc는 구리 프탈로시아닌이다. 볼 수 있는 바와 같이, 염소로 작용화된 ITO 애노드를 포함하는 OLED의 발광성은 수시간 동안 작동 후 맨 UV 오존 처리된 ITO 애노드를 포함하는 OLED 보다 더 높다. 이는 ITO 애노드를 포함하는 OLED가 시간이 지남에 따라 비교적 더 높은 발광성을 유지함을 입증한다.Referring now back to FIG. 22, a chart is presented showing the change in measured luminescence in vacuum for an exemplary OLED having the following structure: Electrode / CuPc (25 nm) / alpha -NPD (45 nm) / CBP: Ir ppy) 2 (acac) (15 ㎚, 8%) / TPBi (10 ㎚) / Alq 3 (45 ㎚) / LiF (1 ㎚) / Al (100 ㎚), where CuPc is a copper phthalocyanine. As can be seen, the luminescence of OLEDs containing ITO anode functionalized with chlorine is higher than OLEDs containing ITO anode treated with man UV ozone after several hours of operation. This proves that OLEDs containing ITO anode maintain relatively higher luminescence over time.

또 다른 예시적인 실시태양에서, 형광 녹색 OLED를 상기 개략된 인광 OLED의 경우와 동일한 과정에 따라 제작하였다. 상기 OLED의 표준 장치 구조는 하기와 같다: 애노드/CBP(50 ㎚)/Alq3:C545T(30 ㎚, 1%)/Alq3(15 ㎚)/LiF(1 ㎚)/Al(100 ㎚), 여기에서 CBP는 4,4'-비스(카바졸-9-일)바이페닐이고, Alq3는 트리스(8-하이드록시-퀴놀리네이토)알루미늄이고, C545T는 2,3,6,7-테트라하이드로-1,1,7,7-테트라메틸-1H,5H,11H-10-(2-벤조티아졸릴)퀴놀리지노[9,9a,1gh]쿠마린이다.In another exemplary embodiment, a fluorescent green OLED was fabricated according to the same procedure as for the outlined phosphorescent OLED. Standard device structure of the OLED is as follows: anode / CBP (50 ㎚) / Alq 3: C545T (30 ㎚, 1%) / Alq 3 (15 ㎚) / LiF (1 ㎚) / Al (100 ㎚), Wherein CBP is 4,4'-bis (carbazol-9-yl) biphenyl, Alq 3 is tris (8-hydroxy-quinolinato) aluminum, C545T is 2,3,6,7- Tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H, 5H, 11H-10- (2-benzothiazolyl) quinolizino [9,9a, 1gh] coumarin.

형광 OLED 구조의 에너지 준위 다이어그램(900)을 도 23에 제공한다. 숫자(902)는 염소-작용화된 ITO 애노드를 지칭하며, 상기 애노드는 맨 ITO 애노드(906)보다 현저하게 더 높은 일함수를 갖는다. 따라서, 상기 염소-작용화된 애노드(902)는, 상기 CBP 층(904)의 HOMO 수준이 상기 염소-작용화된 ITO 애노드(902)의 일함수와 잘 정렬되므로, 상기 CBP 층(904)에 정공을 더 잘 주입할 수 있다. 상기 OLED는 Alq3:C545T 층(908) 및 Alq3 층(910)(상기는 LiF/Al 캐쏘드(912)와 연통한다)을 또한 포함한다.An energy level diagram 900 of the fluorescent OLED structure is provided in FIG. The numeral 902 refers to a chlorine-functionalized ITO anode, which has a significantly higher work function than the top ITO anode 906. Thus, the chlorine-functionalized anode 902 can be formed in the CBP layer 904 since the HOMO level of the CBP layer 904 is well aligned with the work function of the chlorine-functionalized ITO anode 902 Better holes can be injected. The OLED is Alq 3: include C545T layer 908 and Alq 3 layer 910 (which is in communication with the LiF / Al cathode 912) also.

상기 애노드와 접촉하는 상기 CBP 층의 HOMO 준위는 대략 6.1 eV이다. 자외선 광전자 분광학(UPS)에 의해 측정시, 오존으로 처리된 후에, 상기 작용화된 애노드의 일함수는 대략 6.1 eV이고 상기 맨 애노드의 일함수는 대략 5.0 eV이다. 상기 맨 애노드의 일함수는 정공을 상기 OLED에 효율적으로 주입하기에 너무 낮은 반면, 상기 작용화된 애노드의 일함수는 상기 CBP 층의 HOMO 준위와 보다 더 정렬된다.The HOMO level of the CBP layer in contact with the anode is approximately 6.1 eV. When measured by ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS), after being treated with ozone, the work function of the functionalized anode is approximately 6.1 eV and the work function of the manned anode is approximately 5.0 eV. The work function of the manned anode is too low to efficiently inject holes into the OLED while the work function of the functionalized anode is more aligned with the HOMO level of the CBP layer.

도 24는 맨 UV 오존 처리된 ITO 애노드를 포함하는 동일한 구조의 형광 녹색 OLED에 대한, 염소-작용화된 ITO 애노드를 포함하는 형광 녹색 OLED의 전류-전압 특성을 나타내는 차트이다. 도 24로부터 볼 수 있는 바와 같이, 특정한 전류 밀도를 성취하기 위해 필요한 전압은 상기 염소-작용화된 애노드를 포함하는 OLED의 경우 현저하게 더 낮다.24 is a chart showing the current-voltage characteristics of a fluorescent green OLED comprising a chlorine-functionalized ITO anode for a fluorescent green OLED of the same structure comprising an ultraviolet-ozone treated ITO anode. As can be seen from FIG. 24, the voltage required to achieve a particular current density is significantly lower for an OLED comprising such a chlorine-functionalized anode.

구체적으로, 상기 작용화된 전극을 포함하는 OLED 장치의 전류 밀도는 6 볼트를 초과하는 구동 전압과 함께 대단히 증가한다. 10 볼트에서, 상기 염소-작용화된 ITO 애노드를 포함하는 OLED의 전류 밀도는 대략 300 mA/㎠이다. 대조적으로, 상기 맨 ITO 전극을 포함하는 OLED의 전류 밀도는 무시할만하다. 상기 염소-작용화된 ITO 애노드를 포함하는 OLED의 보다 높은 전류 밀도는 상기 보다 높은 일함수가 깊은 HOMO 준위를 갖는 유기 정공수송 물질내로 정공의 보다 효율적인 주입을 가능하게 함을 입증한다.Specifically, the current density of an OLED device comprising the functionalized electrode is greatly increased with a driving voltage exceeding 6 volts. At 10 volts, the current density of the OLED including the chlorine-functionalized ITO anode is approximately 300 mA / cm2. In contrast, the current density of the OLED including the top ITO electrode is negligible. The higher current density of OLEDs comprising the chlorine-functionalized ITO anode demonstrates that the higher work function enables more efficient injection of holes into organic hole transport materials with deep HOMO levels.

상기 ITO 애노드의 일함수를 상기 CBP 층의 HOMO와 정렬시키는 큰 이점은 상기 OLED의 전력 효율이 증가한다는 것이다; 즉 전기 투입 단위당 광 출력이 증가한다. 도 25에 관하여, 상기 논의된 OLED 장치의 전류 및 전력 효율을 나타내는 차트를 제공한다. 맨 ITO 애노드를 갖는 장치는 CBP의 깊은 6.1 eV HOMO로의 맨 ITO 애노드로부터의 불충분한 정공 주입으로 인해 보다 낮은 전력 효율 및 보다 낮은 전류 효율을 갖는다. 염소-작용화된 ITO 애노드를 갖는 장치가 훨씬 더 높은 효율을 가지며, 이때 대략 1000 cd/㎡의 발광성에서 최대 전류 효율이 23 cd/A인 반면 상기 맨 ITO 애노드의 경우 대략 18 cd/A이다.A major advantage of aligning the work function of the ITO anode with the HOMO of the CBP layer is that the power efficiency of the OLED is increased; That is, the light output per electric input unit increases. Referring to Fig. 25, a chart showing the current and power efficiency of the OLED device discussed above is provided. The device with the top ITO anode has lower power efficiency and lower current efficiency due to insufficient hole injection from the top ITO anode to the deep 6.1 eV HOMO of CBP. Devices with chlorine-functionalized ITO anode have much higher efficiency, with a maximum current efficiency of 23 cd / A at a luminance of approximately 1000 cd / m 2, while approximately 18 cd / A for the top ITO anode.

유사하게, 염소-작용화된 ITO 애노드를 포함하는 OLED의 전력 효율은 1000 cd/㎡에서 대략 12 Im/W인 반면, 상기 맨 ITO 애노드를 포함하는 OLED의 전력 효율은 1000 cd/㎡의 발광성에서 대략 5 Im/W이다. 상기 증가된 전력 효율은 상기 ITO 애노드의 염소 작용화가 전력 효율에 대해 현저한 영향을 미침을 암시한다.Similarly, the power efficiency of an OLED including a chlorine-functionalized ITO anode is approximately 12 Im / W at 1000 cd / m < 2 >, while the power efficiency of an OLED including the top ITO anode is at a luminance of 1000 cd / It is approximately 5 Im / W. The increased power efficiency suggests that the chlorination of the ITO anode has a significant effect on power efficiency.

상기 염소화된 ITO 애노드의 일함수와 상기 CBP 층의 HOMO의 개선된 정렬을 고려하면, 이러한 정렬이, 허용 가능하지 않은 효율의 손실 없이 상기와 같은 장치 제작에 전형적으로 필요한 다수의 HIL 및 HTL에 선행할 수 있다. 상기 OLED 장치의 제작에 필요한 공정 단계들의 수를 감소시킬 수 있고, 이에 의해 OLED 장치의 제조 수율을 증가시킬 수 있으며 그의 생산과 관련된 비용을 감소시킬 수 있기 때문에, 상기 HTL의 요구에 선행하는 것이 유리하다.Considering the improved alignment of the work function of the chlorinated ITO anode and the HOMO of the CBP layer, this alignment leads to a number of HIL and HTL typically required for such device fabrication without loss of unacceptable efficiency can do. Since it is possible to reduce the number of process steps necessary for manufacturing the OLED device, thereby increasing the manufacturing yield of the OLED device and reducing the cost associated with its production, Do.

상기 예에서 할로겐 작용화된 전극은 상기 장치에 직렬 임피던스를 거의 제공하지 않는다. 예를 들어, 염소-작용화된 ITO 애노드를 단일-캐리어 정공만의 유기 장치에 사용하기 위해 제조하였다. 상기 장치의 구조는 하기와 같다: 애노드/α-NPD(536 ㎚)/Ag(50 ㎚). 맨 UV 오존 처리된 애노드를 포함하는 제 1 장치를, 1 ㎚의 진공 침착된 MoO3로 코팅된 UV 오존 처리된 ITO 애노드를 갖는 제 2 장치 및 염소-작용화된 ITO 애노드를 포함하는 제 3 장치와 비교하였다. 상기 애노드와 α-NPD 유기층간의 정공 주입 차단층 높이를 UPS를 사용하여 각각의 장치에 대해 측정하였다. 상기 정공 주입 차단층 높이는 맨 UV 오존 처리된 ITO의 경우 0.6 eV이고, 1 ㎚의 진공 침착된 MoO3로 코팅된 UV 오존 처리된 ITO의 경우 0.45 eV이고, 염소-처리된 ITO의 경우 0.45 eV이었다. 상기 1 ㎚의 MoO3로 코팅된 UV 오존 처리된 ITO를 갖는 장치의 수행성능이 처음에는 상기 염소-작용화된 ITO를 갖는 장치와 동일한 것으로 예상될 수 있었는데, 그 이유는 정공에 대한 차단층 높이가 상기 두 장치 모두에서 동일하기 때문이다.In this example, the halogen-functionalized electrode provides little in-line impedance to the device. For example, chlorine-functionalized ITO anodes were prepared for use in single-carrier hole-only organic devices. The structure of the device is as follows: anode /? -NPD (536 nm) / Ag (50 nm). A first apparatus comprising the top UV ozone treated anode was applied to a second apparatus having a UV ozone treated ITO anode coated with 1 nm vacuum deposited MoO 3 and a third apparatus comprising a chlorine-functionalized ITO anode . The height of the hole injection blocking layer between the anode and the? -NPD organic layer was measured for each device using a UPS. The hole injection blocking layer height was 0.6 eV for the ultraviolet UV ozonated ITO, 0.45 eV for the UV ozone treated ITO coated with 1 nm vacuum deposited MoO 3 and 0.45 eV for the chlorinated ITO . The performance of the device with UV ozone-treated ITO coated with the 1 nm MoO 3 could initially be expected to be the same as with the device with the chlorine-functionalized ITO because the barrier height to holes Is the same in both devices.

도 26은 상술한 예시적인 단일-캐리어 정공만의 유기 장치의 전류-전압 특성을 나타내는 다이어그램이다. 주어진 전압에서의 전류 밀도는 상기 염소-작용화된 ITO 애노드를 갖는 장치의 경우가 가장 높다. 그럼에도 불구하고 상기 1 ㎚의 MoO3로 코팅된 UV 오존 처리된 ITO를 갖는 장치가, 그의 보다 낮은 정공 주입 차단층 높이로 인해 상기 맨 UV 오존 처리된 ITO 애노드를 갖는 장치보다 임의의 주어진 전압에서 더 높은 전류 밀도를 나타낸다. 뜻밖에도, 상기 염소-작용화된 ITO 애노드를 갖는 장치의 전류 밀도가 정공에 대한 동일한 차단층 높이에도 불구하고, 1 ㎚의 MoO3로 코팅된 UV 오존 처리된 ITO 애노드를 갖는 장치의 경우보다 주어진 전압에서 더 높다. 상기 1 ㎚의 MoO3로 코팅된 UV 오존 처리된 ITO 애노드를 갖는 장치에서 상기 보다 낮은 전류 밀도는 상기 MoO3 층이 상기 장치내로 직렬 임피던스를 도입시킴을 나타낸다.Fig. 26 is a diagram showing the current-voltage characteristics of the exemplary single-carrier hole-only organic device described above. The current density at a given voltage is highest in the case of devices having the chlorine-functionalized ITO anode. Nevertheless, the device with UV ozone-treated ITO coated with 1 nm of MoO 3 , due to its lower hole injection blocking layer height, still has a higher voltage at any given voltage than the device with the most UV ozone treated ITO anode High current density. Unexpectedly, even though the current density of the device with the chlorine-functionalized ITO anode is equal to that of a device with a UV ozone treated ITO anode coated with 1 nm MoO 3 , despite the same barrier layer height for holes, . In the device with the UV ozone treated ITO anode coated with the 1 nm MoO 3 , the lower current density indicates that the MoO 3 layer introduces a series impedance into the device.

상술한 바와 같이, 기판을 플라스마로 또한 작용화시킬 수 있다. 도 27은 기판의 작용화를 위한 플라스마 시스템이다. 상기 시스템은 접지된(2612) 반응 챔버(2608)를 포함한다. 상기 시스템은 기판(2652)이 놓일 수 있는 기판 지지체(2626)를 지지하는 다수의 막대(2620)를 포함할 수 있다. 상기 기판(2652)은 상기 기판 지지체(2626)와 전기 연통하게 놓인다. 상기 기판(2652)은 비-전도성 기계적 지지체(2650), 예를 들어 유리상에 침착된다. 고 에너지 플라스마 실드(2624)가 또한 제공된다. 상기 플라스마 실드(2624)는 또한 상기 막대(2620)에 의해 지지될 수 있다. 상기 플라스마 실드(2624)는 또한 접지된다.As described above, the substrate can also be functionalized with plasma. 27 is a plasma system for functionalizing a substrate. The system includes a grounded (2612) reaction chamber 2608. The system may include a plurality of rods 2620 that support a substrate support 2626 upon which the substrate 2652 may rest. The substrate 2652 is placed in electrical communication with the substrate support 2626. The substrate 2652 is deposited on a non-conductive mechanical support 2650, e.g., glass. A high energy plasma shield 2624 is also provided. The plasma shield 2624 may also be supported by the rod 2620. The plasma shield 2624 is also grounded.

무선 주파수(RF) 전력원(2610)은 전력공급 전극(2611)에 전력을 제공한다. 상기 반응 챔버(2608)는 전구체를 포함하는 기체가 펌핑될 수 있는 유입구(2614) 및 진공 챔버를 진공 펌프에 의해 배기시킬 수 있는 유출구(2616)를 포함한다. 상기 전구체는 액체 또는 기체일 수 있다. 상기 전력공급 전극(1611)이 RF 전력원(2610)에 의해 전력공급될 때, 상기 전력공급 전극(1611)과 상기 반응 챔버(2608)를 포함하는 상기 시스템의 접지된 부분사이에서 플라스마가 발생한다. 특히, 가장 높은 전기장 부위(상기 전력공급 전극(2611)과 상기 플라스마 실드(2624) 사이에 있을 수 있다)에서 가장높은 에너지 플라스마가 발생한다. 그러나, 플라스마는 또한 상기 챔버(2608) 중 어디에서나 발생할 수 있다.A radio frequency (RF) power source 2610 provides power to the power supply electrode 2611. The reaction chamber 2608 includes an inlet 2614 through which a gas containing a precursor can be pumped and an outlet 2616 through which the vacuum chamber can be evacuated by a vacuum pump. The precursor may be a liquid or a gas. When the power supply electrode 1611 is powered by the RF power source 2610, a plasma is generated between the power supply electrode 1611 and the grounded portion of the system including the reaction chamber 2608 . In particular, the highest energy plasma occurs at the highest electric field region (which may be between the power supply electrode 2611 and the plasma shield 2624). However, a plasma may also occur anywhere in the chamber 2608. [

글로방전 기재 플라스마를 포함하여, 할로겐-함유 플라스마를 발생시키기 위한 다양한 플라스마 발생 방법들을 사용할 수 있음을 알 것이다. 또한 플라스마를 UV 광 처리와 함께 사용하여 기판을 작용화시킬 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 아르곤 기체로 희석된 다이클로로벤젠을 자외선 광 또는 무선 주파수 전자기 방사선과 함께 사용하여 기판을 할로겐 종으로 작용화할 수 있다.It will be appreciated that a variety of plasma generation methods may be used to generate halogen-containing plasmas, including glow discharge substrate plasmas. It will also be appreciated that the plasma can be used with UV light treatment to functionalize the substrate. For example, dichlorobenzene diluted with argon gas can be used with ultraviolet light or radio frequency electromagnetic radiation to functionalize the substrate as a halogen species.

상기 플라스마는 상기 반응 챔버에서 임의의 전구체의 해리를 야기한다. 이어서 상기 해리된 전구체는 상기 기판(2652)의 표면과 반응하여 단층(2654)을 형성하기 시작할 수 있다. 널리 공지된 바와 같이, 상기 플라스마 중 입자는 상당한 운동 에너지를 가질 수도 있다. 상기 플라스마 실드(2624)는 최고의 운동 에너지를 갖는 플라스마가 상기 기판(2652)의 표면상에 직접 충돌하는 것을 방지하여, 상기 기판(2652)에 대한 부식 효과를 감소시킨다.The plasma causes dissociation of any precursor in the reaction chamber. The dissociated precursor may then react with the surface of the substrate 2652 to begin forming a monolayer 2654. As is well known, particles in the plasma may have significant kinetic energy. The plasma shield 2624 prevents plasma with the highest kinetic energy from impinging directly on the surface of the substrate 2652, thereby reducing the corrosive effect on the substrate 2652.

예로서, 상기 챔버를 약 250 mTorr로 펌프 다운시킬 수 있으며 1,2-다이클로로벤젠이 ITO 기판에 대한 전구체로서 누출될 수 있다. 상기 기판을 대략 5 분 동안 처리할 수 있다. 상기 기판의 부식은 상기 기판을 상기 플라스마 실드(2624)의 뒤에 놓음으로 인해 최소화되었다. 상기 작용화된 기판을 세척하여 잔류 오염물질을 제거할 수도 있다.As an example, the chamber can be pumped down to about 250 mTorr and 1,2-dichlorobenzene can leak as a precursor to the ITO substrate. The substrate can be processed for approximately 5 minutes. Corrosion of the substrate was minimized by placing the substrate behind the plasma shield 2624. The functionalized substrate may be washed to remove residual contaminants.

기판의 작용화를 위한 또 다른 예시적인 플라스마 시스템을 도 28에 제공한다. 도 28의 예에서, RF 전력원(2610)이 상기 기판 지지체(2626)와 연결되며, 따라서 상기 기판(2652) 자체와 연결된다. 접지된 전극(2711)을 상기 기판(2652)과 평행한 배열로 위치시킨다. 상기 전력원(2610)이 활성화되면, 접지된 전극(2711)과 상기 기판(2652) 사이에서 플라스마가 발생한다. 상기에 개략된 바와 같이, 상기 플라스마는 상기 반응 챔버에서 임의의 전구체의 해리를 야기한다. 이어서 상기 해리된 전구체는 상기 기판(2652)의 표면과 반응하여 단층(2654)을 형성하기 시작한다. 상기 플라스마의 임의의 부식 효과를 경감시키기 위해서, 상기 전구체를 포함하는 기체를, 하기에 개략하는 바와 같이 캐리어 기체로 희석할 수 있다.Another exemplary plasma system for functionalizing the substrate is provided in Fig. In the example of FIG. 28, an RF power source 2610 is connected to the substrate support 2626 and thus to the substrate 2652 itself. And the grounded electrode 2711 is placed in an arrangement parallel to the substrate 2652. When the power source 2610 is activated, a plasma is generated between the grounded electrode 2711 and the substrate 2652. As outlined above, the plasma causes dissociation of any precursor in the reaction chamber. The dissociated precursor then reacts with the surface of the substrate 2652 to begin to form a single layer 2654. In order to alleviate any corrosive effect of the plasma, the gas comprising the precursor may be diluted with a carrier gas as outlined below.

다양한 공지된 전구체-함유 기체를 사용할 수 있음이 공지되어 있다. 예를 들어, 다른 할로겐-함유 전구체 또는 플루오로카본-함유 전구체를 사용할 수 있다. 예시적인 전구체는 브롬, 염소, 트라이-클로로에탄, 다이클로로벤젠, 할로겐화알칸, 할로겐화알켄 및 할로겐화방향족 화합물을 포함한다. 통상적인 염소화된 전구체는 클로로메탄, 다이클로로메탄, 테트라클로로메탄, 퍼클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 1,1,2,2-테트라클로로에탄, 1,1,2-트라이클로로에탄, 사염화 탄소, 클로로폼, 염화 메틸렌, 트라이클로로에틸렌, 메틸 클로로폼, 1,1,1-트라이클로로에탄, 1,2,3-트라이클로로프로판, 에틸렌 다이클로라이드, 다이클로로프로판, 다이클로로벤젠, 프로필렌 다이클로라이드, 1,2-다이클로로에틸렌, 1,1 다이클로로에탄 등을 포함한다. 상기 전구체는 할로겐-함유 중합체를 또한 포함할 수 있다. 무기 전구체를 또한 사용할 수도 있다. 무기 전구체의 예는 순수한 할로겐 기체, 할로겐 할라이드, 붕소 할라이드, 황 할라이드 및 인 할라이드를 포함한다.It is known that a variety of known precursor-containing gases may be used. For example, other halogen-containing precursors or fluorocarbon-containing precursors can be used. Exemplary precursors include bromine, chlorine, tri-chloroethane, dichlorobenzene, halogenated alkanes, halogenated alkenes, and halogenated aromatic compounds. Typical chlorinated precursors are chloromethane, dichloromethane, tetrachloromethane, perchlorethylene, tetrachlorethylene, 1,1,2,2-tetrachloroethane, 1,1,2-trichloroethane, carbon tetrachloride, Chloroform, methylene chloride, trichlorethylene, methyl chloroform, 1,1,1-trichloroethane, 1,2,3-trichloropropane, ethylene dichloride, dichloropropane, dichlorobenzene, propylene dichloride, 1,2-dichloroethylene, 1,1-dichloroethane, and the like. The precursor may also comprise a halogen-containing polymer. An inorganic precursor may also be used. Examples of inorganic precursors include pure halogen gases, halogen halides, boron halides, sulfur halides and phosphorus halides.

유리하게는 상기 전구체와 캐리어 기체 사이의 이온화 에너지의 차이를 사용하여, 전자기 방사선을 사용하여 생성시킨 할로겐 라디칼 또는 이온의 양에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, RF 전자기 방사선을 사용하는 플라스마-기재 공정에서 염소 기체는 아르곤 기체보다 더 쉽게 이온화할 수 있다. 따라서, 아르곤 중의 염소의 농도가 비교적 낮을 수도 있지만, 예를 들어 1%일 수 있지만, 상기 플라스마 중의 활성 이온화된 염소 종의 농도는 훨씬 더 클 수 있다.Advantageously, the difference in ionization energy between the precursor and the carrier gas can be used to affect the amount of halogen radicals or ions produced using electromagnetic radiation. For example, in a plasma-based process using RF electromagnetic radiation, the chlorine gas can ionize more readily than the argon gas. Thus, although the concentration of chlorine in argon may be relatively low, it may be, for example, 1%, but the concentration of active ionized chlorine species in the plasma may be much larger.

상기 전구체는 다양한 할로겐-함유 전구체들의 혼합물을 포함할 수 있다. 산화제, 예를 들어 산소를 또한 상기 희석된 전구체 혼합물에 가하여 상기 기판의 표면으로부터 탄소 불순물의 제거를 증가시킬 수 있다.The precursor may comprise a mixture of various halogen-containing precursors. An oxidant, such as oxygen, may also be added to the diluted precursor mixture to increase the removal of carbon impurities from the surface of the substrate.

상기 기판의 플라스마 작용화를, UV 처리가 기판을 손상시키거나, 또는 달리 상기 기판에 불리한 영향을 미칠 수도 있는 과정에 사용할 수 있다. 예를 들어, 일부의 경우에, 상기 기판상의 박막 트랜지스터(TFT)는 UV 방사선에 의해 손상될 수 있다. 구체적으로, UV 방사선은 실리콘 기판 및 산화 인듐 갈륨 아연(IGZO) 기판을 포함한 반도체 기판을 열화시킬 수도 있다.Plasma functionalization of the substrate can be used in processes where UV treatment can damage the substrate or otherwise adversely affect the substrate. For example, in some cases, the thin film transistor (TFT) on the substrate may be damaged by UV radiation. Specifically, the UV radiation may degrade the semiconductor substrate including the silicon substrate and the indium gallium indium gallium (IGZO) substrate.

플라스마를 사용하는 기판의 작용화는, 상기 플라스마 처리가 OLED 제작의 다수의 다른 단계들처럼 전형적으로 진공 하에서 수행되기 때문에, 이로울 수 있다. 상기 작용화 공정은 그자체를, 실질적인 압력의 증가 없이, 이에 의해 작용화 단계를 수행하는데 필요한 시간을 감소시키면서, OLED 제작의 다른 단계들과 동일한 작업 라인에서 수행할 수 있다. 더욱 또한, 기존의 플라스마 장비를 사용하여 기판을 작용화시킬 수도 있다. 기존의 플라스마 장비를 소위 "8 세대" 기판(2.2 m x 2.5 m이다)을 포함하는 큰 기판의 경우에도 사용할 수 있다.The functionalization of the substrate using the plasma can be beneficial because the plasma treatment is typically performed under vacuum, as in many other steps of OLED fabrication. The functionalization process itself can be performed in the same operation line as the other steps of OLED fabrication, without increasing the substantial pressure, thereby reducing the time required to perform the functionalization step. Furthermore, the substrate may be functionalized using conventional plasma equipment. Conventional plasma equipment can also be used for large substrates including so-called "8th generation" substrates (2.2 m x 2.5 m).

또 다른 예에서, 상기 플라스마는 상기 할로겐-함유 종의 농도를 감소시키기 위해 캐리어 기체를 사용할 수 있다. 보다 낮은 농도의 할로겐-함유 종을 갖는 기체가 취급에 보다 안전할 수 있으며 상기 플라스마의 부식 효과를 추가로 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 순수한 염소 기체는 대단히 독성이고 부식성이며, 전형적으로는 가압된 실린더에서 보관된다. 캐리어 기체, 예를 들어 아르곤 캐리어 중의 1% 염소 기체로 희석한 염소 기체는 덜 독성이고 덜 부식성이다.In another example, the plasma may use a carrier gas to reduce the concentration of the halogen-containing species. A gas having a lower concentration of halogen-containing species may be safer to handle and further reduce the corrosive effect of the plasma. For example, pure chlorine gas is highly toxic and corrosive, and is typically stored in a pressurized cylinder. Carrier gases, such as chlorine gas diluted with 1% chlorine gas in an argon carrier, are less toxic and less corrosive.

예로서, 상기 캐리어 기체는 불활성 기체, 예를 들어 아르곤을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 캐리어 기체는 헬륨, 네온, 크립톤 및 제논을 포함한다. 상기 캐리어 기체는 이들 기체의 다양한 비율의 혼합물을 포함할 수 있다.By way of example, the carrier gas may comprise an inert gas, such as argon. Other exemplary carrier gases include helium, neon, krypton, and xenon. The carrier gas may comprise a mixture of different ratios of these gases.

상기 캐리어 기체는 전체 기체 부피의 약 99.9% 이하를 차지할 수 있다. 예를 들어, 상기 할로겐-함유 전구체를 약 0.1%, 1%, 5% 또는 10%의 농도로 도입시킬 수 있으며 나머지는 하나 이상의 캐리어 기체가 차지한다. 상기 할로겐-함유 전구체의 농도를 목적하는 가공 시간, 기판의 구획 커버리지, 할로겐과 기판의 반응성, 또는 다양한 다른 공정 매개변수들에 따라 선택할 수 있다. 할로겐-함유 전구체 플라스마의 보다 낮은 농도는 동일한 종의 보다 높은 농도보다 상당히 더 낮은 부식 비율을 갖는다.The carrier gas may account for less than about 99.9% of the total gas volume. For example, the halogen-containing precursor may be introduced at a concentration of about 0.1%, 1%, 5%, or 10%, with the remainder being occupied by one or more carrier gases. The concentration of the halogen-containing precursor may be selected according to the desired processing time, the zone coverage of the substrate, the reactivity of the halogen with the substrate, or various other process parameters. The lower concentration of the halogen-containing precursor plasma has a significantly lower corrosion rate than the higher concentration of the same species.

예를 들어, 상기 할로겐-함유 전구체를 함유하는 기체의 농도는 95% 캐리어 기체 중에 5%일 수 있다. 구체적인 예로, 5% 다이클로로벤젠 및 95% 아르곤 혼합물을 사용할 수 있다.For example, the concentration of the gas containing the halogen-containing precursor may be 5% in 95% carrier gas. As a specific example, a mixture of 5% dichlorobenzene and 95% argon can be used.

예로서, 유리 시트상에 코팅된 ITO 기판을 하기에 나타내는 바와 같이 약 1%의 농도로 아르곤 캐리어 기체 중에서 희석된 염소 기체로 작용화시켰다.As an example, an ITO substrate coated on a glass sheet was functionalized with a chlorine gas diluted in argon carrier gas at a concentration of about 1% as shown below.

ITO 기판을 세제, 아세톤 및 메탄올로 세척하고 상업적인 어드밴스드 에너지(Advanced Energy) 반응성 이온 부식 시스템에 로딩하였다. 상기 가공 챔버를 스크롤-펌프를 사용하여 10-2 Torr의 기본 압력으로 펌프 다운시켰다. 1% 농도로 아르곤 중에 희석된 염소 기체를 질량 유량 조절기를 사용하여 1 내지 10 mTorr의 압력으로 상기 가공 챔버에 누출시켰다. 13.56 MHz에서 약 50 W의 순방향 무선 주파수 전력을 상기 가공 챔버에 인가하여, 염소 및 아르곤 플라스마를 형성시켰다. 상기 기판을 10 초 동안 처리하였다. 다른 처리 시간, 실시 압력 및 플라스마 전력을 사용할 수도 있음을 알 것이다. 상기 예에서, 상기 샘플의 부식을 최소화하도록 비교적 낮은 전력을 선택하였다.The ITO substrate was washed with detergent, acetone and methanol and loaded into a commercial Advanced Energy reactive ion corrosion system. The process chamber was pumped down to a base pressure of 10-2 Torr using a scroll-pump. Chlorine gas diluted in argon at a concentration of 1% was leached into the processing chamber at a pressure of 1 to 10 mTorr using a mass flow controller. Approximately 50 W of forward radio frequency power at 13.56 MHz was applied to the processing chamber to form chlorine and argon plasma. The substrate was treated for 10 seconds. It will be appreciated that other processing times, operating pressures, and plasma power may be used. In this example, a relatively low power was chosen to minimize corrosion of the sample.

상기 처리된 샘플의 일함수를 x-선 광전자 분광학을 사용하여 측정하였으며 이는 >6.0 eV인 것으로 밝혀졌다. 상기 샘플의 표면상의 염소의 Cl 2p 코어-준위는 In-Cl 결합의 형성을 암시한다. 원자력 현미경을 사용하여 측정된 상기 샘플의 표면 조도는 약 2 ㎚ 인것으로 밝혀졌으며, 이는 상기 플라스머 처리 전의 맨 기판과 실질적으로 동일하다. The work function of the treated sample was measured using x-ray photoelectron spectroscopy and found to be > 6.0 eV. The Cl 2p core-level of chlorine on the surface of the sample suggests the formation of an In-Cl bond. The surface roughness of the sample measured using an atomic force microscope was found to be about 2 nm, which is substantially the same as the substrate before the plasma treatment.

CBP(35 ㎚)/CBP:Ir(ppy)2(acac)(15 ㎚, 8%)/TPBi(65 ㎚)/LiF(1 32 ㎚)/Al(100 ㎚)의 구조를 갖는 유기 발광 다이오드를 상기 플라스마 작용화된 ITO 기판상에 제작하였다. 상기 OLED는 24%의 비교적 높은 외부 양자 효율을 나타내었으며, 이는 상기와 같은 공정들을 사용하여 OLED와 같은 유기 광전자 장치에 대한 전극을 제조할 수 있음을 입증한다. ITO를 사용하였지만, 다른 기판들을 유사한 공정을 사용하여 할로겐으로 작용화시킬 수 있음을 알 것이다, 예를 들어 다른 투명 전도막(TCO), 금속 산화물 또는 금속을 작용화시킬 수 있다.An organic light emitting diode having a structure of CBP (35 nm) / CBP: Ir (ppy) 2 (acac) (15 nm, 8%) / TPBi (65 nm) / LiF (132 nm) / Al Functionalized ITO substrate. The OLED exhibited a relatively high external quantum efficiency of 24%, demonstrating that it is possible to produce electrodes for organic optoelectronic devices such as OLEDs using such processes. Although ITO is used, it will be appreciated that other substrates may be functionalized with a halogen using similar processes, for example, other transparent conducting films (TCO), metal oxides or metals.

상술한 바와 유사한 공정을 또한 다른 할로겐을 사용하는 작용화에, 또는 표면을 칼코게나이드, 예를 들어 캐리어 기체 중에서 희석된 황 함유 전구체로부터의 황으로 작용화시키기 위해 사용할 수 있다. 기판을 RIE를 사용하여 염소로 작용화하는 것도 또한 가능하다.Processes similar to those described above can also be used for functionalization with other halogens, or for functionalizing the surface with a chalcogenide, for example sulfur from a sulfur-containing precursor diluted in a carrier gas. It is also possible to functionalize the substrate with chlorine using RIE.

상술한 바와 같이, 금속 할라이드를 전구체로서 사용할 수 있다. 금속 할라이드 전구체를 사용하는 ITO 기판의 작용화를 위한 예시적인 공정들을 하기에 설명한다. 구체적으로, ITO 기판을 실시예 1에서 증기상, 실시예 2에서 액체상 중의 금속 클로라이드 전구체로부터의 염소, 및 실시예 3에서 유기 전구체를 사용하여 작용화시켰다.
As described above, a metal halide can be used as a precursor. Exemplary processes for functionalization of ITO substrates using metal halide precursors are described below. Specifically, an ITO substrate was functionalized using a vapor phase in Example 1, chlorine from a metal chloride precursor in a liquid phase in Example 2, and an organic precursor in Example 3. [

실시예 1Example 1

ITO 코팅된 유리 기판을 탈이온수(DI), 아세톤 및 메탄올에 용해된 알코녹스(상표)의 표준 프로그램으로 초음파에 의해 세척하였다. 이어서 상기 ITO 기판을 PL16-110 포토 서피스 프로세싱 챔버(센 라이츠)에서 3 분 동안 UV 오존 처리를 사용하여 처리하였다.The ITO coated glass substrate was ultrasonically washed with a standard program of Alconox (TM) dissolved in deionized water (DI), acetone and methanol. The ITO substrate was then treated with UV ozone treatment for 3 minutes in a PL16-110 photo-surface processing chamber (Senryts).

상기 ITO 기판의 표면을, 알루미나 도가니로부터 InCl3 분말을 승화시킴으로써 진공 챔버에서 증기상 중의 InCl3에 노출시켰다. 상기 노출은 수정 진동자 저울에 의해 측정된 바와 같이 상기 기판의 표면상에 약 5 Å 두께의 InCl3 층을 침착시키는 것과 같았다.The surface of the ITO substrate was exposed to InCl 3 in a vapor phase in a vacuum chamber by sublimation of InCl 3 powder from an alumina crucible. The exposure was like depositing a layer of InCl 3 about 5 Å thick on the surface of the substrate as measured by a quartz oscillator balance.

상기 ITO 기판을 PL16-110 포토 서피스 프로세싱 챔버에서 3 분간 UV 오존 처리를 사용하여 처리하였다.
The ITO substrate was treated in a PL16-110 photo-surface processing chamber for 3 minutes using UV ozone treatment.

실시예 2Example 2

ITO 코팅된 유리 기판을 탈이온수(DI), 아세톤 및 메탄올에 용해된 알코녹스(상표)의 표준 프로그램으로 초음파에 의해 세척하였다. 이어서 상기 ITO 기판을 PL16-110 포토 서피스 프로세싱 챔버에서 3 분 동안 UV 오존 처리를 사용하여 처리하였다.The ITO coated glass substrate was ultrasonically washed with a standard program of Alconox (TM) dissolved in deionized water (DI), acetone and methanol. The ITO substrate was then treated in a PL16-110 photo-surface processing chamber for 3 minutes using UV ozone treatment.

상기 ITO 기판의 표면을, 2000 rpm에서 상기 기판의 표면상에 상기 용액을 회전-코팅함으로써 에탄올 중에 용해된 InCl3의 묽은 용액에 노출시켰다.The surface of the ITO substrate was exposed to a dilute solution of InCl 3 dissolved in ethanol by spin-coating the solution on the surface of the substrate at 2000 rpm.

상기 ITO 기판을 PL16-110 포토 서피스 프로세싱 챔버에서 3 분간 UV 오존 처리를 사용하여 처리하였다.
The ITO substrate was treated in a PL16-110 photo-surface processing chamber for 3 minutes using UV ozone treatment.

실시예 3Example 3

ITO 코팅된 유리 기판을 탈이온수(DI), 아세톤 및 메탄올에 용해된 알코녹스(상표)의 표준 프로그램으로 초음파에 의해 세척하였다. 이어서 상기 ITO 기판을 PL16-110 포토 서피스 프로세싱 챔버에서 3 분 동안 UV 오존 처리를 사용하여 처리하였다.The ITO coated glass substrate was ultrasonically washed with a standard program of Alconox (TM) dissolved in deionized water (DI), acetone and methanol. The ITO substrate was then treated in a PL16-110 photo-surface processing chamber for 3 minutes using UV ozone treatment.

상기 ITO 기판의 표면을, PL16-110 포토 서피스 프로세싱 챔버에서 10 분간 UV 조사 하에 밀폐된 파이렉스(등록상표) 페트리 디쉬에서 1,2-다이클로로벤젠(DCB) 증기로 처리하였다.The surface of the ITO substrate was treated with 1,2-dichlorobenzene (DCB) vapor in a closed Pyrex (R) Petri dish under UV irradiation for 10 minutes in a PL16-110 photo-surface processing chamber.

상기 ITO 기판을 PL16-110 포토 서피스 프로세싱 챔버에서 3 분간 UV 오존 처리를 사용하여 처리하였다.The ITO substrate was treated in a PL16-110 photo-surface processing chamber for 3 minutes using UV ozone treatment.

상기 기판들 모두의 화학 조성 및 일함수를 단색성 Al Kα(hv = 1486.7 eV)를 사용하는 PHI 5500 멀티-테크닉 시스템(Multi-Technique System)에서 x-선 광전자 분광학(XPS)를 사용하여 특성화하였다. 상기에 설명된 3 개의 실시예 과정을 사용하여 표면에 결합된 염소의 화학 상태를 나타내는 x-선 광전자 분광학(XPS) 스펙트럼을 도 28에 제공한다. 구체적으로, 상기 XPS 스펙트럼은 InCl3 증기(실시예 1), 용액 중 InCl3(실시예 2), 및 UV 광을 사용하는 DCB 증기를 사용하여 작용화된, 3 개의 상이한 염소 작용화된 ITO 기판의 2p 코어-준위 에너지 스펙트럼을 나타낸다. 상기 3 개의 상이한 염소 작용화된 기판에 대한 Cl 2p 코어-준위 스펙트럼 간의 유사성은 상기 3 개 샘플의 표면 화학 상태가 유사함을 암시한다.The chemical composition and work function of all of the substrates were characterized using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) in a PHI 5500 Multi-Technique System using monochromatic Al K alpha (hv = 1486.7 eV) Respectively. An x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectrum showing the chemical state of chlorine bound to the surface using the three example procedures described above is provided in FIG. Specifically, the XPS spectrum was measured using three different chlorinated functionalized ITO substrates, which were functionalized using InCl 3 vapor (Example 1), InCl 3 in solution (Example 2), and DCB vapor using UV light 2p < / RTI > core-level energy spectrum. The similarity between Cl 2p core-level spectra for the three different chlorine functionalized substrates suggests that the surface chemistry conditions of the three samples are similar.

그 자체로서, 도 28은 ITO의 표면을 증기상 중의 InCl3 및 용액 중에 용해된 InCl3과 반응시켜 상기 표면을 염소로 작용화할 수 있음을 가리킨다. 상기 3 개의 염소 작용화된 ITO 기판 각각의 일함수를 6.05±0.05 eV인 것으로 추정할 수 있다. 따라서 InCl3 증기 및 용액 중에 용해된 InCl3로 작용화된 상기 ITO 기판의 표면 화학 상태 및 일함수는 다이클로로벤젠 및 UV 광을 사용하여 작용화된 ITO 기판과 유사하다.As such, Figure 28 refers to the reaction of InCl 3 and dissolving the surface of the ITO in the InCl 3 solution and in the vapor phase can hwahal reacting the surface with chlorine. The work function of each of the three chlorine-functionalized ITO substrates can be estimated to be 6.05 ± 0.05 eV. Therefore, InCl 3 and the surface chemical vapor state, and the work function of the ITO substrate functionalized with InCl 3 was dissolved in the solution is similar to the functionalized using dichlorobenzene and UV light ITO substrate.

금속 할라이드를 사용하여 작용화된 기판들은, 상술한 ITO 기판들이 유사한 화학 구조를 제공하기 때문에, 장치, 예를 들어 OLED에 사용시 같은 방식으로 작용할 것으로 예상됨을 알 것이다.It will be appreciated that substrates functionalized using metal halides are expected to act in the same manner when used in devices, e.g., OLEDs, because the ITO substrates described above provide a similar chemical structure.

본 발명에 개시된 방법에 따라 작용화된 기판을 포함하는 유기 광전자 장치의 잠재적인 용도는 유기 광전변환 공학, OLED, 유기 박막 트랜지스터, 및 생체의학 장치를 포함함을 알 수 있다. TCO 작용화된 전극을 포함하는 유기 전자 장치를 언급하였지만, 무기 전자 장치도 작용화된 TCO 전극을 포함할 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, LCD 전극을 본 발명에 개시된 바와 같은 공정을 사용하여 작용화시킬 수 있다.Potential applications of organic optoelectronic devices including substrates functionalized according to the methods disclosed herein include organic photoelectric conversion engineering, OLEDs, organic thin film transistors, and biomedical devices. Although reference has been made to organic electronic devices including TCO functionalized electrodes, it will be appreciated that inorganic electronic devices may also include functionalized TCO electrodes. For example, an LCD electrode can be functionalized using the process as disclosed in the present invention.

상술한 방법에 따라 작용화된 기판의 다른 잠재적인 용도는, 기판을 작용화시켜 표면 에너지를 조절하고, 선택적으로 작용화된 기판상에 물질의 성장을 템플레이팅함을 포함한다.Another potential application of the substrate functionalized according to the method described above comprises functionalizing the substrate to control the surface energy and optionally template the growth of the material on the functionalized substrate.

TCO 기판의 작용화를 개시하는 실시예들을 제공하였지만, 다른 유형의 기판들을 작용화시킬 수도 있음을 알 것이다. 예를 들어, 금속, 중합체(전도성 중합체 포함), 및 세라믹을 본 발명에 개시된 바와 같은 공정을 사용하여 하나의 종으로 작용화시킬 수 있다.Although embodiments have been provided that initiate functionalization of a TCO substrate, it will be appreciated that other types of substrates may be functionalized. For example, metals, polymers (including conducting polymers), and ceramics can be functionalized into one species using processes such as those described herein.

기판의 예시적인 작용화 방법을 상기에 제공하지만, 기판들을 상기 방법외의 방법을 사용하여 작용화할 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, TCO 기판을 포함하는 전극을 상술한 것들외의 방법을 사용하여 할로겐 종의 대략 단층 이하로 작용화시킬 수 있음을 알 것이다.It will be appreciated that although an exemplary method of functionalizing the substrate is provided above, the substrates may be functionalized using methods other than those described above. For example, it will be appreciated that an electrode comprising a TCO substrate can be functionalized below approximately a single layer of a halogen species using methods other than those described above.

상기는 몇몇 특정한 예시적인 실시태양을 참고로 개시하였지만, 첨부된 특허청구범위의 범위로부터 이탈됨 없이 그의 다양한 변형은 당해 분야의 숙련가들에게 자명할 것이다.While the foregoing is directed to some specific illustrative embodiments, various modifications thereof, without departing from the scope of the appended claims, will be apparent to those skilled in the art.

Claims (27)

전극의 일함수를 증가시키는 방법으로,
전자기 방사선을 사용하여 전구체로부터 음전기 종을 획득하고;
상기 전극의 표면을 상기 음전기 종과 반응시킴
을 포함하는 방법.
As a method of increasing the work function of the electrode,
Obtaining a negative species from the precursor using electromagnetic radiation;
Reacting the surface of the electrode with the negatively charged species
≪ / RTI >
제 1 항에 있어서,
음전기 종이 할로겐인 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the negative paper is halogen.
제 1 항에 있어서,
전자기 방사선이 100 ㎚ 이상의 파장을 갖는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the electromagnetic radiation has a wavelength of at least 100 nm.
제 1 항에 있어서,
전자기 방사선이 400 ㎚ 미만의 파장을 갖는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the electromagnetic radiation has a wavelength of less than 400 nm.
제 1 항에 있어서,
전극의 표면을 세척함을 또한 포함하는 방법.
The method according to claim 1,
And cleaning the surface of the electrode.
제 1 항에 있어서,
전극이 투명 전도막인 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the electrode is a transparent conducting film.
제 6 항에 있어서,
투명 전도막이 ITO인 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the transparent conductive film is ITO.
제 1 항에 있어서,
음전기 종을 예정된 일함수의 전극이 획득되도록 선택하는 방법.
The method according to claim 1,
A method of selecting a negatively charged species so that an electrode of a predetermined work function is obtained.
제 1 항에 있어서,
종의 표면 커버리지를 예정된 일함수의 전극이 획득되도록 선택하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the surface coverage of the species is selected such that an electrode of a predetermined work function is obtained.
제 2 항에 있어서,
대략 할로겐의 단층 이하까지 기판에 작용화시키는 방법.
3. The method of claim 2,
A method for functionalizing a substrate substantially below a single layer of halogen.
제 10 항에 있어서,
할로겐이 염소인 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the halogen is chlorine.
제 1 항에 있어서,
전구체가 휘발성 액체인 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the precursor is a volatile liquid.
제 1 항에 있어서,
전구체가 기체인 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the precursor is a gas.
제 1 항에 있어서,
기판을 공기 중에서 그의 안정성이 증가하도록 작용화시키는 방법.
The method according to claim 1,
A method for activating a substrate to increase its stability in air.
제 1 항의 방법에 따라 작용화된 기판을 포함하는 전극.An electrode comprising a substrate functionalized according to the method of claim 1. 제 15 항의 전극을 포함하는 유기 전자 장치.An organic electronic device comprising the electrode of claim 15. 하나의 종으로 기판을 화학적으로 작용화시키기 위한 시스템의 용도로,
상기 시스템이
반응 챔버;
상기 반응 챔버에 전자기 방사선을 방출하도록 작동될 수 있는 방사선 이미터
를 포함하고, 상기 반응 챔버가 상기 종의 전구체 및 기판을 수용하도록 작동될 수 있고; 상기 전자기 방사선이 상기 종의 전구체로부터 라디칼을 발생시켜 상기 기판과 화학적으로 결합시키는 용도.
For use as a system for chemically functionalizing a substrate with one species,
The system
A reaction chamber;
A radiation emitter operable to emit electromagnetic radiation into the reaction chamber,
Said reaction chamber being operable to receive a precursor of said species and a substrate; Wherein the electromagnetic radiation generates radicals from the species precursor and chemically bonds the substrate.
제 17 항에 있어서,
방사선 이미터가 100 ㎚ 내지 400 ㎚의 파장을 갖는 방사선을 방출하는 시스템의 용도.
18. The method of claim 17,
Wherein the radiation emitter emits radiation having a wavelength between 100 nm and 400 nm.
제 19 항에 있어서,
방사선 이미터가 반응 챔버의 외부에 있고;
상기 반응 챔버가 상기 방사선 이미터로부터의 자외선을 적어도 부분적으로 투과하도록 작동될 수 있는
시스템의 용도.
20. The method of claim 19,
The radiation emitter is outside the reaction chamber;
Wherein the reaction chamber is operable to at least partially transmit ultraviolet radiation from the radiation emitter
The purpose of the system.
전극의 일함수를 증가시키는 방법으로,
플라스마를 사용하여 전구체로부터 염소를 획득하고;
상기 전극의 표면을 상기 염소와 반응시켜 염소 단층의 약 20% 이상을 형성시킴
을 포함하는 방법.
As a method of increasing the work function of the electrode,
Obtaining chlorine from the precursor using plasma;
Reacting the surface of the electrode with the chlorine to form about 20% or more of the chlorine monolayer
≪ / RTI >
제 20 항에 있어서,
대략 염소의 단층 이하까지 전극의 표면에 반응시키는 방법.
21. The method of claim 20,
Wherein the surface of the electrode is reacted to a level not more than a single layer of chlorine.
제 20 항에 있어서,
기판이 투명 전도막을 포함하는 방법.
21. The method of claim 20,
Wherein the substrate comprises a transparent conducting film.
제 22 항에 있어서,
투명 전도막이 ITO인 방법.
23. The method of claim 22,
Wherein the transparent conductive film is ITO.
제 21 항에 있어서,
염소의 표면 커버리지를 예정된 일함수의 전극이 획득되도록 선택하는 방법.
22. The method of claim 21,
Wherein the surface coverage of the chlorine is selected such that an electrode of a predetermined work function is obtained.
할로겐의 단층의 약 20% 이상으로 작용화된 기판을 포함하는 전극.An electrode comprising a substrate functionalized at about 20% or more of a monolayer of halogen. 제 25 항의 전극을 포함하는 유기 전자 장치.26. An organic electronic device comprising the electrode of claim 25. 제 26 항에 있어서,
유기 발광 다이오드를 포함하는 유기 전자 장치.
27. The method of claim 26,
An organic electronic device comprising an organic light emitting diode.
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