유기발광물질을 이용한 Fabry-Perot microcavity 구조의 제작 및 광학적 특성

초록

미세공동(microcavity)구조를 이용한 유기발광물질의 특성이 다양하게 보고되고 있다.(1-2) 특히 이와 같은 구조를 이용하면 스펙트럼의 선폭을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 에너지 재분포로 인해 방출 세기를 증가시킬 수도 있고 방출파장을 조절할 수 있다. 또한 dye 물질들을 유기발광물질 내에 도핑함으로써 유기발광 물질을 이용한 반도체 레이저가 보고되고 있다.(3-4) 따라서 미세공동구조는 광스위치 및 광센서와 광통신의 광원으로 이용할 수 있는 잇점도 가지고 있다. 본 연구에서는 반사경으로 유전체 다층박막을 사용하였으며, 미세공동내에서의 발광물질로는 Alq3를 사용하였으며 그 구조는 [공기|(LH)6|Alq3|(LH)6|유리]와 같다. 이때 L는 저굴절률 물질을 H는 고굴절률 물질을 의미한다. Alq3는 바스켓 형태의 알루미나 보트를 사용하여 열저항법으로 증착하였으며, 유전체 다층박막은 전자빔을 이용하여 기본진공 5 × Torr 이하에서 증착하였다. TiO2와 SiO2를 각각 고굴절률과 저굴절률 물질로 사용하였다. 바닥 반사경은 기판온도 29010 oC에서 윗 반사경은 Alq3의 열화현상을 고려해서 9010 oC에서 증착하였다. 증착율과 두께는 Edwards사의 FTM5와 Leybold사의 XTC/2 수정진동자를 이용하여 실시간으로 측정하였으며, 증착율이 1∼2/s가 되도록 유지하였다. TiO2는 산소분위기(10sccm)에서 증착하였으며, 진공도는 약 Torr였다. 또한 F-B관계식을 사용하여 Alq3(그림 1,2)와 TiO2, SiO2의 굴절률을 구했으며, TiO2와 SiO2의 경우 포락선 방법을 병행하여 광학 상수를 결정하였다. 제작된 시료의 투과율은 Cary500 분광광도계(Varian)를 이용하여 측정하였으며, PL 측정은 여기광원으로 질소레이저를 이용하였으며, TM 튜브를 이용하여 입사각을 변화시키며 측정하였다. 위에서 측정된 투과율 스펙트럼을 이용하여 F-B 관계식과 포락선 방법을 이용하고 구해진 굴절률을 이용하여 투과율을 다시 전산시늉하였다.(그림 3) 이로부터 구해진 전산시늉된 결과를 이용, 입사각을 변화시키며 미세공동구조가 가지는 공진파장의 각의존성을 전산시늉하였으며, 측정된 결과와 비교 설명하였다.(그림 4) Alq3의 형광선폭은 약 80 nm이였지만, 미세공동구조를 이용하여 반치폭을 7∼10.5 nm 로 줄일 수 있었다.