지식나눔

OLED 발광메카니즘 문의

1.인가전기장하에서, 홀은 애노드에서 주입됩니다.(그리고, 전자는 캐소드에서 주입됩니다.) 2.홀은 정공수송층으로 이동합니다. (그리고, 전자는 전자수송층으로 이동합니다.) 3. 엑시톤의 형성은 정공-전자의 쿨롱힘에 의해 속박된 상태(bound state)를 발생시킵니다. 4.엑시톤은 정공-전자가 재결합할때 섬멸(annihilation)할 기회를 갖습니다. 5엑시톤이 비활성화될때, 빛이 방출합니다. 여기서 엑시톤이 재결합하고, (에너지는 일중항여기상태만 부탁드립니다)비활성화 되고, 빛 방출하는 이 단계들에대하여 좀 상세히(엑시톤의 형성부터 빛의 발광까지) 알려주실수 있을지요(전도대. 가전자대 밴드설명 포함해서 부탁드립니다)? 답변 좀 꼭 부탁드립니다..
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답변 1
  • 답변

    안길홍님의 답변

    좀 더 쉽게 말씀드리겠습니다. 반도체에는 고체물질의 반도체(inorganic 예: 실리콘 등)와 유기물질(Organic)의 반도체로 나누어 생각할 수 있습니다. 고체물질을 사용한 것이 LED이고 유기물질을 사용한 것이 OLED입니다. HOMO와 LUMO의 energy gap은 첨부 자료를 보시면 되겠으며,organic 물질에는 여러가지가 있습니다. 그중에서 어떤 것을 사용하느냐에 따라 OLED의 특성 및 성능이 나오겠습니다. OLED의 가장 큰 장점은 energy gap이 적기 때문에 전기소모가 적다는 것입니다. 직류 전원에 의하여 양전하[(+)양전자:반도체에서는 정공(hole)이라 함]가 양극에 공급되고, 음전하[(-)음전자:전기와 같이 반도체에서도 전자라 함]가 공급되면 양전하는 HOMO층으로 주입되고, 음전하는 LUMO층으로 주입됩니다. HOMO층은 p-type의 반도체입니다.즉 정공이 많다는 것입니다. LUMO층은 n-type의 반도체입니다. 즉 전자가 많다는 것입니다. 여기에서 반드시 먼저 생각하셔야 할 것이 반도체는 형질을 변경하지 않는 물질입니다(Li-ion battery와 같이 이온이 움직이는 물질은 형질이 변경되어 일정 시간이 경과하면 다시 원상태로 복구하기 위하여 충전이라는 과정을 거쳐야 합니다). 따라서 양극에서 양전하(양전자)가 주입되면 HOMO는 정공과잉상태이며 자기 자신의 형질은 변경되지 않기 때문에 더 이상의 양전하(양전자)를 받기 어려운 상태입니다. 따라서 전원장치에서 공급된 양전하를 음극쪽에 있는 발광층(EML층)으로 밀어내어 버립니다.이와 역으로 음극에 음전하(음전자)가 주입되면 LUMO는 전자 과잉상태이며 자기 자신의 형질은 변경되지 않기 때문에 더 이상의 음전하를 받기 어려운 상태입니다. 따라서 전원장치에서 공급된 음전하를 양극쪽에 있는 발광층으로 밀어내어 버립니다. 이를 두고 "정공이 주입된다 전자가 주입된다" 라고 합니다. 그리고 발광층에서는 주입된 양전하(반도체 구조이므로 정공이라고 함)와 음전하(반도체 구조이므로 전자라고 함)가 전기적인 short[bound state에서 전자-정공이 결합 즉,합선(short circuit),충돌에 의한 여기상태]가 일어나면서 즉, 에너지의 충돌이 일어나면서 불빛이 일어납니다. 이러한 전기적인 충돌을 반도체에서 정공과 전자의 충돌현상에 의한 여기상태라고 합니다. 전기가 (+) (-) 충돌하게 되면 양전하는 음전하에 의하여 전하를 주어 버리고 전기적 기저상태(zero level)로 떨집니다. 이를 두고 exciton의 소멸(엑시톤의 비활성화)이라고 합니다.즉 전하의 보존원칙이 적용되는 것입니다. 이러한 일련의 전기적 현상의 과정이 반도체라는 물질을 매개체로 하여 일어나기 때문에 전기와는 다른 용어인 정공(hole),exciton,여기상태,천이현상 등과 같은 용어를 사용하게 되는 것입니다. 필수과목인 물리학에서 나오는 전기적인 현상과 모든 것이 동일하게 일어난다고 생각하시면 됩니다. 단지 반도체라는 물성상 특성에 의하여 전기에는 언급되지 않는 정공이라는 개념이 추가된다는 것 입니다. 그러나 정공도 양전하(양전자)라고 생각하면 모든 현상이 동등하게 됩니다.
    좀 더 쉽게 말씀드리겠습니다. 반도체에는 고체물질의 반도체(inorganic 예: 실리콘 등)와 유기물질(Organic)의 반도체로 나누어 생각할 수 있습니다. 고체물질을 사용한 것이 LED이고 유기물질을 사용한 것이 OLED입니다. HOMO와 LUMO의 energy gap은 첨부 자료를 보시면 되겠으며,organic 물질에는 여러가지가 있습니다. 그중에서 어떤 것을 사용하느냐에 따라 OLED의 특성 및 성능이 나오겠습니다. OLED의 가장 큰 장점은 energy gap이 적기 때문에 전기소모가 적다는 것입니다. 직류 전원에 의하여 양전하[(+)양전자:반도체에서는 정공(hole)이라 함]가 양극에 공급되고, 음전하[(-)음전자:전기와 같이 반도체에서도 전자라 함]가 공급되면 양전하는 HOMO층으로 주입되고, 음전하는 LUMO층으로 주입됩니다. HOMO층은 p-type의 반도체입니다.즉 정공이 많다는 것입니다. LUMO층은 n-type의 반도체입니다. 즉 전자가 많다는 것입니다. 여기에서 반드시 먼저 생각하셔야 할 것이 반도체는 형질을 변경하지 않는 물질입니다(Li-ion battery와 같이 이온이 움직이는 물질은 형질이 변경되어 일정 시간이 경과하면 다시 원상태로 복구하기 위하여 충전이라는 과정을 거쳐야 합니다). 따라서 양극에서 양전하(양전자)가 주입되면 HOMO는 정공과잉상태이며 자기 자신의 형질은 변경되지 않기 때문에 더 이상의 양전하(양전자)를 받기 어려운 상태입니다. 따라서 전원장치에서 공급된 양전하를 음극쪽에 있는 발광층(EML층)으로 밀어내어 버립니다.이와 역으로 음극에 음전하(음전자)가 주입되면 LUMO는 전자 과잉상태이며 자기 자신의 형질은 변경되지 않기 때문에 더 이상의 음전하를 받기 어려운 상태입니다. 따라서 전원장치에서 공급된 음전하를 양극쪽에 있는 발광층으로 밀어내어 버립니다. 이를 두고 "정공이 주입된다 전자가 주입된다" 라고 합니다. 그리고 발광층에서는 주입된 양전하(반도체 구조이므로 정공이라고 함)와 음전하(반도체 구조이므로 전자라고 함)가 전기적인 short[bound state에서 전자-정공이 결합 즉,합선(short circuit),충돌에 의한 여기상태]가 일어나면서 즉, 에너지의 충돌이 일어나면서 불빛이 일어납니다. 이러한 전기적인 충돌을 반도체에서 정공과 전자의 충돌현상에 의한 여기상태라고 합니다. 전기가 (+) (-) 충돌하게 되면 양전하는 음전하에 의하여 전하를 주어 버리고 전기적 기저상태(zero level)로 떨집니다. 이를 두고 exciton의 소멸(엑시톤의 비활성화)이라고 합니다.즉 전하의 보존원칙이 적용되는 것입니다. 이러한 일련의 전기적 현상의 과정이 반도체라는 물질을 매개체로 하여 일어나기 때문에 전기와는 다른 용어인 정공(hole),exciton,여기상태,천이현상 등과 같은 용어를 사용하게 되는 것입니다. 필수과목인 물리학에서 나오는 전기적인 현상과 모든 것이 동일하게 일어난다고 생각하시면 됩니다. 단지 반도체라는 물성상 특성에 의하여 전기에는 언급되지 않는 정공이라는 개념이 추가된다는 것 입니다. 그러나 정공도 양전하(양전자)라고 생각하면 모든 현상이 동등하게 됩니다.
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