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반도체에서 전자가 광자의 일정 수준 이상의 에너지를 넘겨받게되면 그 전자의 에너지 +광자 에너지에 의하여 그 위의 궤도로 천이하게 되면 원래 있던 자리가 비게 되기 때문에 빈 공간이라고 하여 hole 이라고 하며,궤도를 완전히 이탈되지 못한 천이된 전자와 빈 자리인 hole이 전기적인 인력에 의하여 pair를 이루는 것을 exciton이라고 하는데, 이를 물리학의 관점에서 풀어보면 쉽게 이해됩니다. 입자와 반입자의 관계: 물리학에서는 빈자리인hole을 전자에 대한 반전자라고 합니다.즉 양전자 e+라고 합니다. 이러한 양전자e+는 전자와 전하만 반대이지 다른 것은 전자와 동일 합니다. 그러면 이러한 반입자를 매개하는 에너지의 원천은 무엇인가 하면 광자입니다. 광자가 순간적으로(찰라)전자를 충격하게 되면 전자에 반하는 양전자를 △t시간 동안 발생시키게 되는 것입니다.이와 같이 광자를 매개로 하여 전자와 양전자간에 약력이 발생하게 됩니다. 이와 같이 전자와 양전자와의 pair를 즉(-)/(+)pair를 exciton이라고 하며,△t라는 시간 동안 전류가 흐르게 됩니다. 이와 같은 전자 및 양전자는 전하를 가지고 있기 때문에 자계에 의하여 힘을 받게 됩니다. 이를 나타내는 대표적인 식은 F=μHi로 나타내어 집니다.(μ:투자율, H:자계,i:전류)

>광반도체를 연구하고 있는 재료공학도입니다.>>exciton은 전자-정공의 쌍이라고 흔히들 말하고 저도 막연히 그렇다고>지금까지 이해하고 있습니다.>>그런데 학부시절 반도체 기초를 배우면서 생각했던 것인데,>>“ 자연계에 존재하지 않은 정공(hole)이 어떻게 전자와 쌍을 이루는지?“>“exciton을 neutralized된 전자로 보면 되는것인지?“>“exciton은 magnetic wave에 반응을 하지 않는지?“>>등에 대한 질문을 스스로에게 하다가 답을 얻는 것을 포기하곤 했습니다.>>위의 질문을 포함해서 물리학의 고수께서>exciton의 본질에 대해 쉽게 제게 답을 주실 분 계신가요? 유기 EL은 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하여 스스로 빛을 내는 '자체 발광형 유기물질'을 말한다. 즉, 유기물(단분자/저분자 또는 고분자)박막에 양극과 음극을 통하여 주입된 전자와 정공이 재결합(Recombination)하여 여기자(Excition)를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생하는 현상을 이용한 자체 발광형 디스플레이 소자이다. 낮은 전압에서 구동이 가능하고 얇은 박형으로 만들 수 있고, 넓은 시야각과 빠른 응답속도를 갖고 있어 일반 LCD와 달리 바로 옆에서 보아도 화질이 변하지 않으며 화면에 잔상이 남지 않는 점이 장점이다. 또한 소형 화면에서는 LCD 이상의 화질과 단순한 제조공정으로 인하여 유리한 가격 경쟁력을 갖는다. 컬러 표시 방식에 3(Red, Green, Blue)색 독립화소방식, 색변환 방식(CCM), 컬러 필터 방식이 있으며 디스플레이에 사용하는 발광재료에 따라 저분자 OLED와 고분자 OLED, 구동방식에 따라 수동형 구동방식(passive matrix)과 능동형 구동방식(active matix)으로 구분한다. 한국은 2004년 현재 수동형 OLED 시장 점유율 세계 1위를 달성하였으며 삼성에서는 OLED를 초대형화할 수 있는 SGS(Super Grain Silicon) 기술을 적용한 17인치 능동형 OLED 개발에 성공하였습니다. 여기자는 쿨롱 결합에너지에 의해 형성된 중성의 전자-정공쌍을 의미하며, 전자와 정공은 각각 스핀이 S=1/2이므로 두 스핀이 반대칭으로 배열하는 S=0인 단 일항 상태 (singlet exciton)와 두 스핀이 대칭으로 배열하는 S=1인 삼중항 상태 (triplet exciton)가 1:3의 비율로 생성된다. 교환상호작용 에너지에 의해 단일항 상태 보다 삼중항 상태의 에너지가 더 낮다. 유기반도체의 경우 유전상수 (e~3)가 작기 때문 에 가리기 효과 (screening effect)가 작아서 엑시톤 결합 에너지 (exciton binding energy)가 약 0.1~1 eV 정도로 아주 크다. 수소원자 모델로 엑시톤 에너지와 반지름을 계산하면 엑시톤 파동함수의 반지름은 아주 작아서 분자의 크기 정도 (r~10 Å)가 된 다. 이와 같이 전자-정공이 강하게 결합된 엑시톤을 Frenkel exciton이라고 부른다. 반면에 무기반도체는 큰 유전상수 (e~16)를 가지고 있어서 엑시톤 결합에너지가 ~10 meV 정도로 작고, 엑시톤 반지름은 약 100 Å로 아주 크다. 이와 같은 엑시톤을 Wannier exciton이라고한다. 한편 여기된 전자가 인접한 분자로 이동하여 전자와 정공 이 쿨롱 에너지로 결합된 엑시톤을 전하이동 (charge transfer) 엑시톤 (CT exciton)이 라고 부른다. 유기발광다이오드의 양극과 음극에서 각각 주입된 정공과 전자는 발광층 에서 서로 만나서 CT exciton을 형성한 후 한 분자에서 중성 엑시톤 (neutral exciton) 을 형성한 후 바닥상태로 발광 전이를 하게 됩니다