표면처리에 의한 유기발광소자(OLED)용 Ag 전극의 Nano-size 효과 연구

Abstract

Top-Emitting OLED (Organic Light-Emitting Diode) 디스플레이에서는 반사율이 가장 높은 Ag (silver) 박막이 쓰이고 있지만, 소자에서 요구되는 일함수(work function)가 상대적으로 낮기 때문에 전극과 유기물간에 에너지 장벽이 발생하여 발광효율을 낮추는 요인이 되고 있다. 본 논문에서는 Ag 전극의 일함수를 높이기 위한 연구를 진행하였으며, 박막 형태의 Ag 전극에 대하여 nanotribology 접근법으로 연구를 실행하였다. Ag는 rf magnetron sputter를 이용해 glass 위에 증착한 후 furnace에서 <TEX>$300^{\circ}C$</TEX>, 30분간 대기 중에서 열처리하였고, 또 다른 시료는 표면에 산소 상압플라즈마로 처리 시간(30, 60, 90, 120s)을 각기 다르게 하여 시료를 제조하였다. Ag 전극을 nanoindentation을 통해 국부 영역에 대한 물리적 특성의 변화를 측정하였고, Kelvin probe force microscopy을 이용해 시료 표면의 포텐셜을 측정했다. 그 결과 열처리한 시료의 포텐셜값은 가장 크게 증가하였지만 균일도가 낮아졌다. 120s 플라즈마 처리한 시료는 불완전한 산화막의 생성으로 인해 탄성계수 및 경도값과 박막의 Weibull modulus를 극히 낮게 만들었지만, 60s, 90s 플라즈마 처리는 시료의 균일도를 높이고 또한 포텐셜을 증가시켜 T-OLED 성능 개선에 좋은 영향을 미치게 될 것이다. Although silver is used for T-OLED (Top emitting organic Light-Emitting Diode) as reflective anode, it is not an ideal material due to its low work function. Thus, we study the effect of annealing and atmospheric pressure plasma treatment on Ag film that increases its work function by forming the thin silver oxide layer on its surface. In this study, we deposited silver on glass substrate using RF sputtering. Then we treated the Ag samples annealing at <TEX>$300^{\circ}C$</TEX> for 30 minutes in atmosphere or treating the atmospheric plasma treatment for 30, 60, 90, 120s, respectively. We measured the change of the mechanical properties and the potential value of surface with each one at a different treatment type and time. We used nano-indenter system and KPFM (Kelvin Probe Force Microscopy). KPFM method can be measured the change of surface potential. The nanoindenter results showed that the plasma treatment samples for 30s, 120s had very low elastic modulus, hardness and Weibull modulus. However, annealed sample and plasma treated samples for 60s and 90s had better mechanical properties. Therefore, plasma treatment increases the uniformity thin film and the surface potential that is very effective for the performace of T-OLED.