그래핀 유기발광소자 내 Cs2CO3도핑방법을 통한 낮은 일함수를 가진 플렉서블 투명 전극 구현에 관한 연구

Abstract

본 연구에서, 우리는 역발광 구조의 유기발광다이오드에서 다양한 Cs2CO3 도핑 방법을 이용한 CVD 성장된 단층 그래핀의 캐소드 적용에 대한 연구결과를 제시한다. 그래핀은 우수한 전도성, 투명성 및 유연성으로 인해 OLED 전극의 유망한 대체제로 고려되어 왔지만, CVD 성장된 그래핀은 H2O와 같은 극성분자의 흡착에 의해 쉽게 P-도핑이 된다. 그래서 낮은 일함수를 필요로하는 OLED 캐소도에 그래핀을 적용하기 위해서는 n-도핑 기술이 필요로 되고 있다. 여기서 우리는 그래핀의 일함수를 감소시키기 위해 증착과 습식방식의 Cs2CO3 도핑을 통한 그래핀의 n-도핑에 대해 보여준다. 그래핀 일함수의 감소는 UPS분석을 통해 확인되었고 XPS 분석에서 Cs 피크가 나타났음을 확인했다. 라만분광분석에서 2D피크와 G피크의 위치와 FWHM이 변하였고, 2D피크에 대한 G피크의 비율은 도핑후 감소하였다. UV-Visible 결과는 도핑후 그래핀의 투과도가 크게 변하지 않음을 보여준다. 그리고 그래핀 소자의 특성 곡선은 도핑 전 후 측정되었고, 측정된 특성 곡선은 도핑 시간이 증가할 수록, 디락 전압이 음의 방향으로 급격히 이동했고, 이는 Cs2CO3의 n-도핑 효과에 기인한다. 마지막으로 Cs2CO3 도핑된 그래핀 캐소드 기반의 역발광 구조의 OLED를 제작한 결과, 도핑 전 그래핀 캐소드의 결과에 비해 훨씬 더 향상된 외부양자 효율, 전류효율, 전력효율을 얻을 수 있었다. 실험결과는 일함수를 감소시키는 Cs2CO3 도핑효과를 이용해 그래핀이 OLED를 위한 낮은 일함수를 가진 플렉서블 투명 캐소드가 될 수 있음을 보여준다.