KR20220135501A - 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 방법 및 이를 위한 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극으로부터 전하를 주입받음으로 유기물의 산화와 환원이 반복되는 유기물 반도체 소자의 장시간 사용에 따른 물질의 성능저하를 가속하여 확인하기 위해 전류를 인가하고 흡광도를 측정하여 물질의 손상 여부를 평가함으로 물질의 수명조건을 미리 파악할 수 있도록 하는 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 유기물 반도체의 안정성 분석에 관한 것으로, 자세하게는 전극으로부터 전하를 주입받음으로 유기물의 산화와 환원이 반복되는 유기물 반도체 소자의 장시간 사용에 따른 물질의 성능저하를 가속하여 확인하기 위해 전류를 인가하고 흡광도를 측정하여 물질의 손상 여부를 평가함으로 물질의 수명조건을 미리 파악할 수 있도록 하는 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것이다.
유기물 반도체는 탄소가 주된 골격으로 하는 반도체 화합물로서, 일반적으로 유기 화합물은 대부분 절연체인데 반해 유기 반도체는 콘쥬게이션 구조를 가져 자유전하의 형성이 가능하다. 또한 유기 반도체는 전리해 전자를 내기 쉬운 물질과 전자를 받아들이기 쉬운 물질을 화합하여 전기적인 도핑을 이루는 외인성 반도체로도 사용 가능하다.
이러한 유기 반도체는 기존의 실리콘 등 무기 반도체를 대체하는 차세대 반도체 재료로, 유기물의 가볍고 휘어질 수 있으며, 저온 공정 및 저가격 등의 특징으로 인해 OLED, OTFT 등에 성공적으로 적용되어 LCD, PDP를 대체할 차세대 디스플레이 소재로 각광받으며 시장을 선도하고 있다.
하지만, 고효율의 소자 제작을 위해 개발된 유기물의 전하이동도, highest occupied molecular orbital(HOMO), lowest unoccupied molecular orbital(LUMO) energy level 분석은 비교적 쉽게 이루어지지만, 신규 유기물질의 안정성 및 광전 내구성 등의 평가는 상대적으로 매우 어렵고 긴 시간이 소요되어 신규재료 개발 및 기술 국산화에 걸림돌로 작용하고 있다.
유기물 반도체 소자는 전극으로부터 전하가 주입됨에 따라 유기물의 산화-중성화-환원이 반복됨에 따라 장기간 사용에 따른 손상이 발생하며 이로 인해 전기적, 광학적 특성이 변하며 소자의 성능저하가 진행된다.
이에 광전소자들을 전기적으로 장시간 구동 후 유기물 반도체의 변화를 화학적으로 분석하는 기존의 연구는 소자를 용매에 녹이는 등의 공정이 필요하여 시간이 오래 걸리고 소자의 분석에 따른 실시간 분석이 이루어질 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 요구를 반영하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 전류가 흐르는 소자 내부의 유기물질의 흡광 스펙트럼을 시간의 흐름에 따라 확인하여 유기물질의 수명을 비교 분석할 수 있는 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 방법 및 이를 위한 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 위한 본 발명 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 시스템은, 투명기판에 필름형태로 진공 증착하여 박막으로 만들어진 유기물 반도체 소자가 투광 가능하도록 설치되되, 상기 유기물 반도체 소자에 전류를 인가하는 전극이 형성된 세팅부; 상기 유기물 반도체 소자에 백색광을 분산시킨 다수의 분산광을 순차적으로 조사하여 투과시키는 제1광원부; 상기 유기물 반도체 소자를 통과한 분산광을 스펙트럼 분석하여 흡수 광 파장을 추출하는 파장추출부; 상기 유기물 반도체 소자를 통과한 광의 스펙트럼 변화를 실시간으로 추적하는 광 분석부; 상기 파장추출부 및 광 분석부의 동작을 위해 상기 전극을 통해 전하를 주입하는 제어부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 파장추출부를 통해 추출된 흡수 광의 파장 특성이 있는 주 광원을 조사하는 제2광원부를 더 포함하되, 상기 광 분석부는 상기 유기물 반도체 소자를 통과한 주 광원을 분석하며 광의 변화를 실시간으로 추적하도록 구성될 수 있다.
또한, 유기물 반도체 소자에 사용된 유기 물질별로 투입된 전류량에 대한 광 변화량을 수치화하여 저장하는 데이터구축부; 상기 데이터구축부에 저장되는 유기 물질별 데이터를 비교 및 광 변화량 순으로 정렬하여 제공하되, 데이터가 산출된 물질에 대해 근래 산출된 신규 물질의 광 변화량을 통해 합성시 반도체 소자의 수명조건을 산출하는 평가부; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물 반도체 소자가 복수의 물질이 각각 층을 형성하는 형태로 이루어지는 경우, 투입전류량에 따라 층을 이루는 복수 물질별로 광 흡수도의 변화량을 산출하는 멀티계층 분석부; 를 더 포함할 수 있다,
또한, 상기와 같은 목적을 위한 본 발명 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 방법은, 투명기판에 필름형태로 진공 증착하여 박막으로 만들어진 유기물 반도체 소자를 투광 가능하도록 설치 후 전극을 연결하는 세팅단계; 진공 증착된 박막에 전하를 주입하며 백색광을 분산시킨 다수의 분산광을 순차적으로 조사하는 사전측정단계; 박막을 통과한 분산광을 스펙트럼 분석하여 흡수되는 광 파장을 추출하는 파장추출단계; 주입된 전하의 양에 대응하여 박막을 통과한 광의 스펙트럼 변화를 실시간으로 추적하는 광 분석단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 파장추출단계 다음으로 추출된 광 파장 특성이 있는 주 광원을 조사하며 진공 증착된 박막에 전하를 주입하는 메인측정단계; 를 더 포함하되, 상기 광 분석단계는 상기 유기물 반도체 소자를 통과한 주 광원을 분석하며 광의 변화를 실시간으로 추적하도록 구성될 수 있다.
또한, 유기물 반도체 소자에 사용된 유기 물질별로 투입된 전류량에 대한 광 변화량을 수치화하는 데이터구축단계; 유기 물질별 데이터를 비교 및 광 변화량 순으로 정렬하여 제공하되, 데이터가 산출된 물질에 대해 근래 산출된 신규 물질의 광 변화량을 통해 합성시 반도체 소자의 수명조건을 산출하는 평가단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물 반도체 소자가 복수의 물질이 각각 층을 형성하는 형태로 이루어지는 경우, 투입전류량에 따라 층을 이루는 복수 물질별로 광 흡수도의 변화량을 산출하는 멀티계층 분석단계; 를 더 포함할 수 있다.
본 발명을 통해 유기물 반도체의 안정성, 수명분석을 빠르게 진행할 수 있음에 따라, 유연 전자소자의 특성평가 및 유연 발광소자의 수명특성평가와 함께 차세대 전자소자의 내구성 평가 등에 적용되어 유기물 반도체 소자의 개발 및 활성화에 크게 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 구성을 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분석 방법을 나타낸 순서도
도 4는 본 발명의 실험예에 따른 유기물질의 분자구조,
도 5는 본 발명의 실험예에 따른 유기물 반도체 소자의 단면도,
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 광 스펙트럼 그래프,
도 7은 본 발명의 다른 실험예에 따른 광 파장의 변화 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 구성을 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분석 방법을 나타낸 순서도
도 4는 본 발명의 실험예에 따른 유기물질의 분자구조,
도 5는 본 발명의 실험예에 따른 유기물 반도체 소자의 단면도,
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 광 스펙트럼 그래프,
도 7은 본 발명의 다른 실험예에 따른 광 파장의 변화 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 전극으로부터 전하를 주입받음으로 유기물의 산화와 환원이 반복되는 유기물 반도체 소자의 제조에 있어, 사용되는 다양한 유기물질에 따른 수명특성을 미리 파악하여 수명이 긴 유기물질을 확인할 수 있는 등 안정성 분석이 이루어질 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 개념도로서, 이를 위해 본 발명에서는 기본적으로 분석대상이 되는 유기물질(211)을 포함한 유기물 반도체 소자(210)를 투명기판(200)에 필름형태로 진공 증착하여 박막으로 만들어 분석하며, 투명기판(200)상에 박막으로 만들어진 유기물 반도체에 투광, 즉 빛이 통과 가능하도록 관통부(112)가 형성되되 상기 유기물 반도체 소자(210)에 전류를 인가하는 전극(111)이 형성된 세팅부(110)에 설치하여 분석이 이루어진다.
상기 투명기판(200)은 UV 영역의 분석을 위해 일반적으로 쿼츠 기판을 사용하게 되며 필요에 따라 유리를 비롯한 다양한 재질의 투명기판을 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 전기화학 분광법을 기반으로 함에 따라 투명기판(200)에 박막형태로 형성된 유기물 반도체 소자(210)의 한쪽에는 광원이 설치되고 반대쪽에는 유기물 반도체 소자를 투과한 빛을 수광하여 분석하기 위한 장치가 구비된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 구성을 나타낸 블록도로서, 본 발명은 상기 세팅부(110)에 형성된 전극(111)과 함께 제1광원부(120)와, 제2광원부(130)와, 파장추출부(140)와, 광 분석부(150)와, 제어부(160)와, 데이터구축부(170)를 비롯하여 평가부(180) 및 멀티계층 분석부(190)의 구성을 구비한다.
상기 제1광원부(120)는 상기 유기물 반도체 소자(210)에 통상의 백색광을 분산시킨 다수의 분산광을 순차적(개별적)으로 조사하여 투과시키는 구성으로, 기본적으로 백색광은 여러 파장의 빛이 중첩되어 이루어지므로 이를 스펙트럼 분석함에 따라 다양한 색의 파장의 분포를 확인할 수 있다. 이때 백색광을 한 번에 조사하는 방법과 단색광으로 분산한 뒤에 분석하는 두 가지 방법을 사용할 수 있으며, 분산광을 사용하는 후자가 더 정확한 분석이 이루어질 수 있다.
상기 파장추출부(140)는 투명기판(200)을 사이에 두고 상기 제1광원부(120)와 대면하여 수광하는 구성으로, 상기 유기물 반도체 소자(210)를 통과한 분산광을 스펙트럼 분석하여 흡수 광 파장을 추출하게 된다. 즉 투명한 특성이 있는 유기물 반도체 소자라도 특정 파장의 빛의 흡수가 이루어지게 됨에 따라 유기물 반도체 소자(210)를 통과한 분산광을 스펙트럼 분석하여 상기 제1광원부(120)에서 조사된 분산광의 본래 스펙트럼과 비교함으로 어떤 파장의 빛의 흡수가 이루어지는지 확인하게 된다.
이러한 흡수 광 파장을 추출하는 과정에서, 상기 제어부(160)를 통해 진공 증착된 박막, 즉 유기물 반도체 소자에 전하의 주입이 이루어지게 된다.
상기 광 분석부(150)는 투명기판(200)을 사이에 두고 유기물 반도체 소자(210)를 통과한 광을 수광하는 구성으로, 상기 유기물 반도체 소자(210)를 통과한 광을 분석하며 광의 스펙트럼 변화를 실시간으로 모니터링한다.
이러한 스펙트럼의 변화를 모니터링 하며 차이를 확인하는 것을 통해 유기물 반도체 소자에 사용된 물질의 분석이 이루어질 수 있다. 즉 유기물 반도체 소자(210)를 지속적으로 사용하여 손상이 발생함에 따라 전기적 및 광학적 특성이 같이 변하므로 상기 광 분석부(150)를 통해 이를 확인할 수 있다.
이때, 흡수 광의 파장 특성이 있는 광원을 고정사용함으로 한층 더 정확한 분석이 이루어질 수 있다.
이를 위한 상기 제2광원부(130)는 제1광원부(120)와 동일한 방향에 위치하며, 상기 파장추출부(140)를 통해 추출된 흡수 광의 파장 특성이 있는 주 광원을 유기기판(200)에 증착된 유기물반도체 소자(210)에 조사한다.
즉 유기물반도체 소자(210)가 흡수하는 파장의 빛을 특정하여 안정성 분석이 이루어지도록 하는 것으로 상기 파장추출부(140)를 통해 추출된 파장의 빛, 즉 주 광원을 조사할 수 있도록 출력 광 파장 조절장치를 사용하거나 백색광 등 일반광원에 유기물반도체 소자가 흡수하는 파장의 빛을 통과시키는 광 필터를 적용하는 방법 등으로 제2광원부(130)를 구성할 수 있다.
이에 대응하여 상기 광 분석부(150)는 투명기판(200)을 사이에 두고 상기 제2광원부(130)와 대면하여 수광하도록 구성되되, 상기 유기물 반도체 소자(210)를 통과한 주 광원을 분석하며 광의 변화를 실시간으로 모니터링하도록 구성하게 된다.
이러한 광의 변화를 모니터링하는 과정에서 마찬가지로 상기 제어부(160)를 통해 진공 증착된 박막, 즉 유기물 반도체 소자에 전하의 주입이 이루어져야 하며, 특히 소자의 피로도를 높이도록 전하를 주입하며 산화-중성화-환원이 이루어지도록 한다.
이때 전하의 주입은 직류의 전압으로 전하를 연속적으로 주입하는 방법과, 교류의 전압으로 전하를 주기적으로 주입하는 방법을 사용할 수 있다.
직류 전압으로 전하를 주입하는 경우, 전압의 부호에 따라 전자가 주입되면 환원 반응과 중성으로 돌아오는 반응이 반복적으로 일어나고, 정공이 주입되면 산화 반응과 중성으로 돌아오는 반응이 반복된다.
또한, 교류의 전압으로 전하를 주입하는 경우, 교류의 반복되는 전압의 범위(부호)에 따라 전자만 주입되면 환원, 중성의 반복이 일어나고, 정공만 주입되면 산화, 중성의 반복이 일어나며, 전자, 정공이 번갈아가면서 주입되면 환원, 중성화, 산화가 반복된다.
상기 제어부(160)는 본 발명에 구성되는 일련의 구성을 제어하기 위한 프로세서로서, 상기 제1광원부(120) 및 제2광원부(130)를 비롯하여, 상기 파장추출부(140) 및 광 분석부(150)의 동작을 위해 상기 전극을 통해 전하를 주입하게 되며, 특히 광 분석부(150)를 통한 모니터링시에는 전하를 주입하며 산화-중성화-환원반응이 이루어지도록 제어한다.
즉 기본적으로 유기물 반도체 소자(210)의 전기적, 광학적 특성은 시간이 지나며 조금씩 변하나, 본 발명에서는 유기물 반도체에서 흡수되는 파장의 빛을 고정하여 조사하되, 전하를 주입하여 유기물질의 산화-중성화-환원 반응을 가속시켜 해당 유기물질의 변화특성을 미리 알 수 있어, 이를 이용한 소자의 안정성을 파악할 수 있다.
이때 얻어지는 분석결과는 정량적 혹은 상대적인 비교가 이루어지는 것으로 반도체 소자를 구성하는 유기물질 중 가장 오래 성능이 발휘되는 물질을 찾아 내는 것이 중요한 목표이며, 특히 새로운 재료를 합성하였을 때 기존 물질 대비 수명 조건을 미리 알 수도 있다.
이를 위한 상기 데이터구축부(170)는 유기물 반도체 소자(210)에 사용된 유기 물질별로 투입된 전류량에 대한 광 변화량을 수치화하여 저장하는 구성으로, 다양한 물질의 분석결과를 들어가는 전류량을 분모로 빛의 변화량을 분자로 수치화하여 이 값이 클수록 수명이 짧은 물질로 비교 분석할 수 있도록 한다.
상기 평가부(180)는 기본적으로 상기 데이터구축부(170)에 저장되는 유기 물질별 데이터를 비교 및 광 변화량 순으로 정렬하여 제공하는 구성으로, 특히 데이터가 산출되어 저장된 물질에 대해 근래 산출된 신규 물질의 광 변화량을 비교함으로 신규 물질의 합성시 반도체 소자의 수명조건을 산출하여 제공하며 유기물 반도체에 합성되는 물질별 상대적인 수명조건을 파악할 수 있도록 한다.
이때 두 가지 이상의 물질의 멀티계층으로 구성된 유기물 반도체에서 각 층을 이루는 각 물질의 분광특성이 다름에 따라 동시에 분석도 이루어질 수 있다.
이를 위한 멀티계층 분석부(190)는 상기 유기물 반도체 소자(210)가 복수의 물질이 각각 층을 형성하는 형태로 이루어지는 경우, 투입전류량에 따라 층을 이루는 복수 물질별로 광 흡수도의 변화량을 산출하는 구성이다.
이를 위해 계층을 구성하는 물질의 수에 따라 상기 파장추출부(140)를 통해 복수의 흡수 광 파장을 추출하게 되며, 대응하여 제2광원부(130)도 추출된 복수의 흡수 광 파장의 빛을 조사하면서 광 분석부(150)를 통한 광 변화 모니터링이 이루어지며 복수 물질을 단위로 투입전류량에 대한 광 변화량의 산출 및 관리가 이루어진다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분석 방법을 나타낸 순서도로서, 본 발명의 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 방법에 포함되는 일련의 순서는 앞서 설명한 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 시스템을 통해 수행될 수 있으며 동일한 기술적 특징을 갖는 각 구성 및 단계가 대응함을 밝혀둔다.
먼저, 세팅단계(S110)에서 투명기판에 필름형태로 진공 증착하여 박막으로 만들어진 유기물 반도체 소자를 투광 가능하도록 설치 후 전극을 연결한다.
죽 투명기판(200)상에 박막으로 만들어진 유기물 반도체에 투광, 즉 빛이 통과 가능하도록 관통부(112)가 형성되되 상기 유기물 반도체 소자(210)에 전류를 인가하는 전극(111)이 형성된 세팅부(110)에 설치가 이루어진다.
다음은 사전측정단계(S120)로 진공 증착된 박막에 전하를 주입하며 백색광을 조사함과 더불어 파장추출단계(S130)에서는 박막을 통과한 분산광을 스펙트럼 분석하여 흡수되는 광 파장을 추출한다.
즉 제1광원부(120)를 통해 유기물 반도체 소자에 백색광을 분산시킨 다수의 분산광을 순차적(개별적)으로 조사시 특정 파장의 빛의 흡수가 이루어지게 됨에 따라 유기물 반도체를 통과한 분산광을 스펙트럼 분석하여 제1광원부(120)에서 방사된 분산광의 본래 스펙트럼과 비교함으로 어떤 파장의 빛의 흡수가 이루어지는지 확인하며, 이 과정에서 제어부(160)를 통해 진공 증착된 박막, 즉 유기물 반도체 소자(210)에 전하의 주입이 이루어진다.
이와 함께 광 분석단계(S150)에서는 주입된 전하의 양에 대응하여 박막을 통과한 광의 변화를 실시간으로 추적한다.
이러한 스펙트럼의 변화를 모니터링 하며 차이를 확인하는 것을 통해 유기물 반도체 소자에 사용된 물질의 분석이 이루어질 수 있다. 즉 유기물 반도체 소자(210)를 지속적으로 사용하여 손상이 발생함에 따라 전기적 및 광학적 특성이 같이 변하므로 상기 광 분석단계(S150)를 통해 이를 확인할 수 있다.
이때, 흡수 광의 파장 특성이 있는 광원을 고정사용함으로 한층 더 정확한 분석이 이루어질 수 있다.
이를 위해 상기 파장추출단계(S130) 다음으로 추출된 광 파장 특성이 있는 주 광원을 조사하며 진공 증착된 박막에 전하를 주입하는 메인측정단계(S140)가 더 포함된다.
즉 메인측정단계(S140)에서는 추출된 광 파장 특성이 있는 주 광원을 조사하며 진공 증착된 박막에 전하를 주입하며 산화-중성화-환원 반응이 이루어지도록 하면서, 이와 함께 광 분석단계(S150)에서는 주입된 전하의 양에 대응하여 박막을 통과한 광의 변화를 실시간으로 추적한다.
즉 유기물반도체 소자(210)가 흡수하는 파장의 빛을 특정하여 안정성 분석이 이루어지도록 하는 것으로 상기 사전측정단계(S120)를 통해 추출된 파장의 빛, 즉 주 광원을 조사할 수 있도록 별도의 광원, 광 파장 조절장치, 광 필터 등을 활용하여 유기물반도체 소자(210)가 흡수하는 파장의 빛을 통과시키면서 유기물 반도체를 통과한 주 광원을 분석하며 광의 변화를 실시간으로 모니터링한다.
유기물 반도체 소자(210)를 지속적으로 사용하여 손상이 발생함에 따라 전기적 및 광학적 특성이 같이 변하므로 상기 메인측정단계(S140)를 통해 이를 확인할 수 있으며, 이 과정에서 소자의 피로도를 높이도록 설정된 전하를 주입하며 산화-중성화-환원이 이루어지도록 하게 된다.
즉 기본적으로 유기물 반도체 소자(210)의 전기적, 광학적 특성은 시간이 지나며 조금씩 변하나, 메인측정단계(S140)를 통해 유기물 반도체에서 흡수되는 파장의 빛을 고정하여 조사하되, 전하를 주입하여 유기물질의 산화-중성화-환원 반응을 가속시켜 해당 유기물질의 변화특성을 미리 알 수 있어, 이를 이용한 소자의 안정성을 더욱 정확하게 파악할 수 있다.
이때 얻어지는 분석결과는 정량적 혹은 상대적인 비교가 이루어지는 것으로 반도체 소자를 구성하는 유기물질 중 가장 오래 성능이 발휘되는 물질을 찾아 내는 것이 중요한 목표이며, 특히 새로운 재료를 합성하였을 때 기존 물질 대비 수명 조건을 미리 알 수도 있다.
다음 데이터구축단계(S160)에서는 유기물 반도체 소자에 사용된 유기 물질별로 투입된 전류량에 대한 광 변화량을 수치화하여 저장하게 되며, 다양한 물질의 분석결과를 들어가는 전류량을 분모로 빛의 변화량을 분자로 수치화하여 이 값이 클수록 수명이 짧은 물질로 비교 분석할 수 있도록 한다.
이후 평가단계(S170)에서는 유기 물질별 데이터를 비교 및 광 변화량 순으로 정렬하여 제공하되, 데이터가 산출된 물질에 대해 근래 산출된 신규 물질의 광 변화량을 통해 합성시 반도체 소자의 수명조건을 산출하여 제공하며 유기물 반도체에 합성되는 물질별 상대적인 수명조건을 파악할 수 있도록 한다.
이때 두 가지 이상의 물질의 멀티계층으로 구성된 유기물 반도체에서 각 층을 이루는 각 물질의 분광특성이 다름에 따라 동시에 분석도 이루어질 수 있다.
이를 위한 멀티계층 분석단계(S180)에서는 상기 유기물 반도체 소자가 복수의 물질이 각각 층을 형성하는 형태로 이루어지는 경우, 층을 이루는 복수 물질별로 투입전류량에 대한 광 변화량을 산출하게 된다.
이를 위해 계층을 구성하는 물질의 수에 따라 상기 파장추출단계(S130)를 통해 복수의 흡수 광 파장을 추출하게 되며, 대응하여 메인측정단계(S140)에서도 추출된 복수의 흡수 광 파장의 빛을 조사하면서 광 분석단계(S150)를 통한 광 변화 모니터링이 이루어지며 복수 물질을 단위로 투입전류량에 대한 광 변화량의 산출 및 관리가 이루어진다.
도 4는 본 발명의 실험예에 따른 유기물질의 분자구조, 도 5는 본 발명의 실험예에 따른 유기물 반도체 소자의 단면도이다.
본 발명의 실험예에서 사용된 물질은 NPB, MoO3, TPBi, Rb2CO3로서, 도 5와 같이ITO(50㎚)층이 형성된 Glass 기판에 TPBi(70㎚), TPBi:Rb2CO3(20wt,%, 70㎚), NPB:MoO3(20wt,%, 70㎚), NPB(70㎚), MoO3(20㎚)/Ag(25㎚)/MoO3(35㎚)를 순차적으로 적층하고 Encap Glass로 덮어 반도체 소자를 형성후 전극을 연결하여 교유전원을 인가하였다.
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 광 스펙트럼 그래프로서, (a)는 초기 및 노화된 유기 반도체 층의 UV-Vis-NIR 스펙트럼, (b)는 CGL, intrinsic NPB (25 ㎚), intrinsic TPBi(25㎚), TPBi:Rb2CO3(25㎚, 40mol.%) and NPB:MoO3 25㎚, 40mol.%) 분해층의 UV-Vis-NIR 스펙트럼이다.
도 6(a)와 같이 2시간 이상 전류를 인가한 뒤에 광흡수 스펙트럼을 측정한 결과 빨간색처럼 변한 것을 확인할 수 있다.
도 6(b)는 도 6(a)의 빨간색 스펙트럼에서 검은색 스펙트럼을 뺀 것, 즉 변한 차이인 파란색 스펙트럼을 확인할 수 있다. 반도체 소자에 사용된 4개층의 각각의 스펙트럼(TPBi, NPB, TPBi:Rb2CO3, NPB:MoO3)과 비교해보면 Rb2CO3 스펙트럼의 반전된 모양임을 알 수 있으며 해당 층의 흡수가 사라졌음을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실험예에 따른 광 파장의 변화 그래프로서, TCTA라는 물질에 364㎚ 파장을 선택적으로 조사하면서 시간에 따라(주어지는 전류의 크기에 따라) 물질의 광 흡수 특성이 변화하고 있는 것을 실시간으로 측정하고 있는 결과를 보여주고 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다
110: 세팅부
111: 전극
112: 관통부 120: 제1광원부
130: 제2광원부 140: 파장추출부
150: 광 분석부 160: 제어부
170: 데이터구축부 180: 평가부
190: 멀티계층 분석부 200: 투명기판
210: 유기물 반도체 소자 211: 유기물질
112: 관통부 120: 제1광원부
130: 제2광원부 140: 파장추출부
150: 광 분석부 160: 제어부
170: 데이터구축부 180: 평가부
190: 멀티계층 분석부 200: 투명기판
210: 유기물 반도체 소자 211: 유기물질
Claims (8)
- 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 시스템에 있어서,
투명기판(200)에 필름형태로 진공 증착하여 박막으로 만들어진 유기물 반도체 소자(210)가 투광 가능하도록 설치되되, 상기 유기물 반도체 소자(210)에 전류를 인가하는 전극(111)이 형성된 세팅부(110);
상기 유기물 반도체 소자(210)에 백색광을 분산시킨 다수의 분산광을 순차적으로 조사하여 투과시키는 제1광원부(120);
상기 유기물 반도체 소자(210)를 통과한 분산광을 스펙트럼 분석하여 흡수 광 파장을 추출하는 파장추출부(140);
상기 유기물 반도체 소자(210)를 통과한 광의 스펙트럼 변화를 실시간으로 추적하는 광 분석부(150);
상기 파장추출부(140) 및 광 분석부(150)의 동작을 위해 상기 전극(111)을 통해 전하를 주입하는 제어부(160); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 파장추출부(140)를 통해 추출된 흡수 광의 파장 특성이 있는 주 광원을 조사하는 제2광원부(130)를 더 포함하되,
상기 광 분석부(150)는 상기 유기물 반도체 소자(210)를 통과한 주 광원을 분석하며 광의 변화를 실시간으로 추적하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 시스템.
- 제2항에 있어서,
유기물 반도체 소자(210)에 사용된 유기 물질(211)별로 투입된 전류량에 대한 광 변화량을 수치화하여 저장하는 데이터구축부(170);
상기 데이터구축부(170)에 저장되는 유기 물질별 데이터를 비교 및 광 변화량 순으로 정렬하여 제공하되, 데이터가 산출된 물질에 대해 근래 산출된 신규 물질의 광 변화량을 통해 합성시 반도체 소자의 수명조건을 산출하는 평가부(180); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 유기물 반도체 소자(210)가 복수의 물질이 각각 층을 형성하는 형태로 이루어지는 경우, 투입전류량에 따라 층을 이루는 복수 물질별로 광 흡수도의 변화량을 산출하는 멀티계층 분석부(190); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 시스템.
- 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 시스템을 통해 수행되는 유기물 반도체의 안정성 분석 방법에 있어서,
투명기판에 필름형태로 진공 증착하여 박막으로 만들어진 유기물 반도체 소자를 투광 가능하도록 설치 후 전극을 연결하는 세팅단계(S110);
진공 증착된 박막에 전하를 주입하며 백색광을 분산시킨 다수의 분산광을 순차적으로 조사하는 사전측정단계(S120);
박막을 통과한 분산광을 스펙트럼 분석하여 흡수되는 광 파장을 추출하는 파장추출단계(S130);
주입된 전하의 양에 대응하여 박막을 통과한 광의 스펙트럼 변화를 실시간으로 추적하는 광 분석단계(S150); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 파장추출단계(S130) 다음으로 추출된 광 파장 특성이 있는 주 광원을 조사하며 진공 증착된 박막에 전하를 주입하는 메인측정단계(S140); 를 더 포함하되,
상기 광 분석단계(S150)는 상기 유기물 반도체 소자(210)를 통과한 주 광원을 분석하며 광의 변화를 실시간으로 추적하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 방법.
- 제6항에 있어서,
유기물 반도체 소자에 사용된 유기 물질별로 투입된 전류량에 대한 광 변화량을 수치화하는 데이터구축단계(S160);
유기 물질별 데이터를 비교 및 광 변화량 순으로 정렬하여 제공하되, 데이터가 산출된 물질에 대해 근래 산출된 신규 물질의 광 변화량을 통해 합성시 반도체 소자의 수명조건을 산출하는 평가단계(S170); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 유기물 반도체 소자가 복수의 물질이 각각 층을 형성하는 형태로 이루어지는 경우, 투입전류량에 따라 층을 이루는 복수 물질별로 광 흡수도의 변화량을 산출하는 멀티계층 분석단계(S180); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 분광법을 사용한 유기물 반도체의 안정성 분석 방법.
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