We studied the effects of interface morphology and phase on the performance of β -phase CuPc based OLEDs. Copper phthalocyanine (CuPc) thin films were used as hole injection layers for OLEDs (organic light emitting diodes). For the CuPc films, the most common polymorphs are the metastable α phase and the stable β  phase. CuPc films evaporated at room temperature at a pressure of ~10^-6 torr usually consist of α-phase crystallites. At higher substrate temperatures above 210 ^oC, the β -phase is obtained, and a complete transformation to the β  polymorphs occurs at 300 ^oC. We observed the changes in the phase and the roughness of CuPc by using a UV-Vis spectroscope and an atomic force microscope (AFM). The current-voltage-luminance (IVL) performance of an OLED is affected by roughness changes in each layer. For OLEDs based on grown bulk layers of α- and β -phase CuPc, the driving voltages are 15 V and 6 V, respectively and the luminances at a current density of 100 mA/cm² are 1120 cd/m² and 0.1 cd/m². When a very thin β -phase CuPc thin film is used as a buffer layer to improve the roughness, the OLED's driving voltage is 11 V, and its luminance at a current density of 100 mA/cm² is 100 mA/cm².

Keywords: Electronic structure and electrical properties of surfaces, Interfaces, Thin films

본 논문은 β -상의 CuPc를 기반으로한 OLED의 계면변화와 소자특성에 대해 연구했다. Copper phthalocyanine(CuPc) 박막은 OLED에 대해 정공 주입층(HIL; Hole injection layer)로 이용 되어진다. CuPc 박막은 일반적으로 준안정한 상태인 α와 안정한 상태인 β 로 나뉘어 진다. 일반적으로 ~10^-6 torr 의 진공상태의 실온에서 CuPc 박막을 증착할 경우 α상의 결정성을 띄게 된다. 약 210 ^oC의 기판온도 (T_s ; Substrate temperature)에서 β 상으로 전이되기 시작해 약 300 ^oC에서 완전한 β 상으로 전이된다. 본 논문에서는 α상의 벌크로 성장시킨 CuPc와 β 상의 벌크로 성장시킨 CuPc, 그리고 β 상의 퍼층으로 사용된 CuPc를 기반으로 한 ITO/CuPc/NPB/Alq₃/Al구조의 OLED의 상변이와 거칠기 변화를 UV-Vis spectroscope 와 원자현미경(AFM; Atomic force microscopy)를 이용하여 조사하였다. 각 층의 거칠기 변화에 따른 ILV(전류-휘도-전압)특성을 연구하였다. 벌크로 성장된 α상과 β 상의 CuPc를 기반으로한 OLED의 구동전압은 각각 15 V, 6 V를 나타내며 100 mA/cm²의 전류밀도에서 1120과 0.1 cd/m²의 휘도특성을 갖는다. β 상의 CuPc박막의 표면 거칠기를 향상시키기 위해 버퍼층으로 사용할 경우 11 V의 구동전압과 100 mA/cm²의 전류밀도에서 119 cd/m²의 휘도 특성을 갖는다.

Keywords: 유기박막디스플레이, 베타상 CuPc