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https://www.krm.or.kr/krmts/link.html?dbGubun=SD&m201_id=10013772&local_id=10018110
STM 기술을 이용한 유기물 센싱(측정)시스템의 제작과 전기적 특성 연구
Reports NRF is supported by Research Projects( STM 기술을 이용한 유기물 센싱(측정)시스템의 제작과 전기적 특성 연구 | 2007 Year 신청요강 다운로드 PDF다운로드 | 권영수(동아대학교) ) data is submitted to the NRF Project Results
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number D00040
Year(selected) 2007 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2008년 08월 28일
Year type 결과보고
Year(final report) 2008년
Research Summary
  • Korean
  • 가. G3-cbzDN를 이용한 유기분자/금속계면에서의 전자특성 평가
    본 연구에서는 G3-cbzDN를 합성하여 이 물질의 기본적인 특성 확인을 하였으며, 유기분자와 금속계면에서의 특성을 확인하기위해서, G3-cbzDN를 발광층으로 하여 OLED 소자를 제작하였음.
    G3-cbzDN의 농도를 1wt%, 2wt%로 하여 PBK와 PBD를 혼합하여 스핀코팅하여 유기분자막을 형성하였으며, 양극으로 ITO, 음극으로 Al을 사용하여 유기분자와 금속계면에서의 특성을 확인하였음.
    G3-cbzDN의 UV 스펙트럼상의 피크가 348nm로 이 물질의 에너지 밴드갭이 3.48ev임을 확인하였고, PL 스펙트럼상의 피크가 424nm로 blue 발광물질 임을 확인하였음.
    소자의 구동 전압이 G3-cbzDN의 농도가 1wt%일 때 8.0V로 2wt%일 때의 9.5V 보다 낮았앗으며, 휘도는 G3-cbzDN의 농도가 1wt%일 때 109.82 cd/m2로 2wt%일 때의 63.74 cd/m2 보다 높음을 확인하였음.
    이것은 정공과 전자가 G3-cbzDN의 농도가 낮을수록 발광층으로 더 쉽게 이동되기 때문에 구동전압이 낮아졌고, 휘도가 상승하였음.
    인가 전압에 따른 EL 스펙트럼을 확인한 결과 전압이 증가할수록 메인피크가 래드시프트 됨을 확인하였음.
    G3-cbzDN의 농도가 1wt%일 때 인가전압이 10V까지는 427nm로 PVK:PBD의 피크가 강하게 나나타났으나, 10V 이상부터는 G3-cbzDN층에서 정공과 전자의 재 결합이 활발히 일어나서 메인피크가 512nm로 G3-cbzDN의 피크가 나타남.

    나. SPM 시스템 구축 및 분해능 향상 연구
    나노 규모 영역에서 새로운 물질들은 조작하고 만들어서 극소형화 소자나 시스템을 구현하는 것은 나노 과학과 기술의 큰 흐름 중에 하나이다. 주사터널링현미경(STM: scanning tunneling microscope)의 발명으로 생겨난 주사탐침현미경(SPM: scanning probe microscope)은 나노 스케일의 imaging을 위한 장비로써 사용되어 왔으나 나노 크기의 물질들을 편리하고 간단한 방법으로 원자 또는 분자단위에서 나노조작 할 수 있는 방법이다. 본 연구에서는 200nm피치의 나노 샘플을 Tapping mode AFM으로 측정하였고, 불확도 및 평균값을 계산하였다. 이런 측정을 바탕으로 나노 소자 개발의 응용가능성을 제시 할 것으로 기대된다.
  • English
  • 가. Properties of Organic Molecular and Metal Interface using G3-cbzDN
    Electroluminescent properties of polymerizable third generation carbazole terminated poly(aryl ether) dendrimer (G3-cbz DN) has been investigated by using double and multilayer organic emitting devices containing it as a guest in charge carriers transporters (PVK/PBD host) or an emitting layer. In PL spectra photoexitation involves light emission from the host exciplex, while EL spectra show emission peak from electroplex generated by recombination between the doped dendrimers and PBD as well as the PVK/PBD exciplex. Two corresponding EL intensities change alternatively as a function of current density (controlled by voltage). Two device systems exhibited analogous performance on I-V curve, maximum luminance (10∼11 cd/m2), and quantum efficiency (0.002-0.003). However, current efficiency of these devices are about 0.02 cd/A and 0.007 cd/A at 480 mA/cm2, indicating that cross-linked G3-cbz DN is more efficient on the device performance due to highly conjugation of carbzole units on the dendrimers.
    나. Improvement of resolution and system construction in SPM
    Microscopy has laid the foundation for many revolutions in biology since Leeuwenhoek first glimpsed "animicules" through a glass lens. Feynman saw microscopy of single molecules as the key to the problems of modern molecular biology. Progress in scanning probe microscopy (SPM) since the first edition of this book has been remarkable. The atomic force microscope (AFM) is now used routinely as a diagnostic probe of biomaterials. In this study we have observed morphology of nano sample which 200nm pich dip. We have calculated average and uncertainty by mathematics modelling. Hereafter we will study what in order to confirm the application possibility to the molecular electronic device base on this foundation
Research result report
  • Abstract
  • 본 연구에서는 G3-cbzDN를 합성하여 이 물질의 기본적인 전자특성 확인을 하였으며, 유기분자와 금속계면에서의 특성을 확인하기 위하여, G3-cbzDN를 발광층으로 하여 OLED 소자를 제작하였다. G3-cbzDN의 농도를 1wt%, 2wt%로 하여 PBK와 PBD를 혼합하여 스핀코팅하여 유기분자막을 형성하였으며, 양극으로 ITO, 음극으로 Al을 사용하여 유기분자와 금속계면에서의 전자특성을 확인하였다. G3-cbzDN의 UV 스펙트럼상의 피크가 348nm로 이 물질의 에너지 밴드갭이 3.48ev임을 확인하였으며, PL 스펙트럼상의 피크가 424nm로 blue 발광물질임을 확인하였다.
    소자의 구동 전압이 G3-cbzDN의 농도가 1wt%일 때 8.0V로 2wt%일 때의 9.5V 보다 낮았으며, 휘도는 G3-cbzDN의 농도가 1wt%일 때 109.82 cd/m2로 2wt%일 때의 63.74 cd/m2 보다 높았다. 이것은 정공과 전자가 G3-cbzDN의 농도가 낮을수록 발광층으로 더 쉽게 이동되기 때문에 구동전압이 낮아졌고, 휘도가 상승한 것으로 생각된다.
    또한 SPM 시스템 구축 및 분해능 향상에 관한 연구도 진행하였다.
    나노 규모 영역에서 새로운 물질들은 조작하고 만들어서 극소형화 소자나 시스템을 구현하는 것은 나노 과학과 기술의 큰 흐름 중에 하나이다. 주사터널링현미경(STM: scanning tunneling microscope)의 발명으로 생겨난 주사탐침현미경(SPM: scanning probe microscope)은 나노 스케일의 imaging을 위한 장비로써 사용되어 왔으나 나노 크기의 물질들을 편리하고 간단한 방법으로 분자 또는 원자 단위에서 조작 할 수 있는 방법이다. 본 연구에서는 200nm피치의 나노 샘플을 Tapping mode AFM으로 측정하였고, 불확도 및 평균값을 계산하였다. 이러한 측정을 바탕으로 나노 소자 개발의 응용가능성의 제시가 가능할 것으로 기대된다.
  • Research result and Utilization method
  • (1) 연구 결과
    가. G3-cbzDN를 이용한 유기분자/금속계면에서의 전자특성 평가
    1) 실험방법
    - G3-cbzDN를 합성하여 이 물질의 기본적인 전자특성 확인.
    - 유기분자와 금속계면에서의 전자특성을 확인하기 위하여, G3-cbzDN를 발광층으로 하여
    OLED 소자제작.
    - G3-cbzDN의 농도를 1 wt%, 2 wt%로 하여 PVK와 PBD를 혼합하여 스핀코팅하여 유기분자 막을 형성.
    - 양 전극으로 ITO, 음전극으로 Al를 사용하여 소자제작.
    - 소자 제작 후 전압-전류밀도, 전압-휘도 특성 등을 평가.

    2) 실험결과
    • G3-cbzDN 물질의 특성 확인
    - UV 스펙트럼상의 피크가 348nm로 이 물질의 에너지 밴드갭이 3.48eV 임을 확인.
    - PL 스펙트럼상의 피크가 424nm로 blue 발광물질 임을 확인.
    - 소자의 구동 전압이 G3-cbzDN의 농도가 1wt%일 때 8.0V로 2wt%일 때의 9.5V 보다 낮음.
    - 소자의 휘도는 G3-cbzDN의 농도가 1wt%일 때 109.82 cd/m2로 2wt% 일 때의 63.74 cd/m2 보다 높음.
    - 이것은 정공과 전자가 G3-cbzDN의 농도가 낮을수록 발광층으로 더 쉽게 이동되기 때문에 구동전압이
    낮아졌고, 휘도가 상승하였음.
    - CIE 색좌표는 각각 (0.210, 0.220), (0.196, 0.168) 임.

    나. SPM 시스템 구축 및 분해능 향상 연구
    1) 실험방법
    - 격자피치 200nm의 표준물질을 AFM으로 측정
    - 대기중 AFM을 이용 tapping mode에서 측정
    - 각 피치는 30, 10, 2피치로 측정
    - 각 피치는 반복도를 위해 3회 반복 측정
    - 각 피치의 점 5곳을 측정.
    2) 실험결과
    • 200nm의 격자피치 이미지를 통한 불확도 및 평균값 측정
    - 격자피치 200nm의 이미지 확인
    - 총 5곳의 pitch의 Image 측정
    - 격자피치의 불확도 및 평균값 확인
    - 격자피치 불확도 계산결과 10~20nm오차 확인

    (2) 활용방안
    • 나노관련 연구에서 공정 및 재료분야에 치중된 연구를 측정 및 분석시스템 분야까지 확대하는 기회가 될 것임.
    • 현재, 나노스케일 측정이 많이 이루어지고 있지만 본 연구를 통해 실질적인 측정이 가능하므로 분자 또는 분자레벨의 전기적인 정보를 얻는 것이 가능하여 유기분자 소자 등 나노소자 연구에 획기적인 측정시스템 도입이 가능할 것임.
    • 나노소자의 개발에서 우선적으로 요구되는 것은 전기적인 특성 측정시스템이지만 전극없이 측정하는 시스템의 개발도 가능하여 전극부착에서 오는 측정오류를 제거 하는 효과가 있음.
    • 각종 소자의 제작은 많이 이루어지고 있지만 분자레벨, 나노레벨의 측정은 분석 시스템을 한 단계 높이는 계기가 될 것으로 생각되며, 정밀측정이 가능하여 차세대 소자개발을 위한 시스템에 적용이 가능할 것임.
    • 본 연구과제는 새로운 개념의 소자관련 기술이므로 참여 연구인력은 차세대 기술에 대한 우수 전문인력으로 양성되는 효과를 가져옴.
    • 본 연구과제는 국제공동연구를 통하여 연구협력을 지원받고 있어 대학원생의 상호 교류를 통한 국제적 수준의 연구인력 양성과 연구 수준의 국제화가 가능함.
    • 차세대 기술개발에 참여한 우수전문 연구인력이 산업체에 채용되면, 산업체의 첨단 기술에 대한 대응력과 국제경쟁력 제고가 가능할 것임.
  • Index terms
  • STM, 유기분자, 원자,유기물/금속 계면, OLED, AFM
  • Examination field of requesting this research issues( The ranking of possible field is up to 3rd place)
  • 1Ranking : 공학 > 전기공학 > 전기재료
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