유기발광다이오드 (Organic Light Emitting Diode)소자 효율에 영향을 미치는 인자는 소자 내부 및 외부로 나뉜다. 내부로는 전하균형, 발광 재료 종류 및 엑시톤 발광 전이 비율등을 통해서 100%의 내부 양자효율(Internal Quantum Efficiency)이 가능한 반면에 외부 양자효율(External Quantum Efficiency)은 Waveguide mode와 전반사 및 표면 플라즈몬 현상으로 인해서 70~80% 손실이 되므로, 실제 외부로 빠져 나오는 광자의 비율인 외부 양자 효율(external quantum efficiency)을 20~30% 정도 밖에 되지 않습니다. 이러한 낮은 외부 양자효율을 높이기 위한 수많은 노력들이 보고 되었다. 대표적으로 유리전이온도(Tg), 두께, 증착조건, 분자 구조, 도핑 농도, 엑시플렉스 호스트 사용, 높은 삼중항 에너지를 가지는 공통층, 텐덤 소자 구조등 이 있다. 이중 분자 구조와 도핑농도의 변화를 줘서 분자 배향을 컨트롤 하여 외부 광 추출 효율을 높일 것이다.
여러개의 파라미터들중에 이 논문에서 고정한 파라미터로는 온도가 있다. 서로 다른 도핑 물질 및 구조에서 소자 효율을 최대화 하기위한 도펀트 물질에서 온도는 중요한 파라미터이다. 온도의 범위로는 분자가 가지는 유리전이온도인 Tg 이하에서 기판을 가열하여 분자의 정렬을 조절하는 것인데, 기판을 가열할 때, 낮은 온도에서 분자가 증착 될 때 수평배향이 된다. 따라서 냉각 칠러를 이용하여 (40℃, 상온, -4℃) 중에서 가장 높은 수평배향이 나타나는 -4℃에서 진행 하였다. 서로 다른 구조를 가지는 분자를 이용하여 어떤 모양을 가지는 분자가 수평배향을 잘 띄는지를 실험하기 위하여 모든 방면에서 똑같은 방향을 가지는 등방성인 host와 이방성 도펀트 (BCzVBi, Perylene, F-D)을 가지고 진행했다. 더 나아가 배향을 조절할 수 있는 파라미터인 도핑 농도를 가지고, (3%, 10%, 20%)로서 다양한 도핑 농도 변화를 주어 도핑농도와 배향과의 상관관계를 입증했고, 등방성인 Host가 도펀트의 도핑농도에 의해서 배향의 변화 or 제어가 되는지 보았다.
분자 배향을 분석하기 위해서 시뮬레이션 방법인 FDTD(Finite Difference Time Domain)을 사용하여, 물질 내의 분자들의 쌍극자 모멘트를 모의하고, 측정값과 비교 분석하여 결과를 도출해 낸다. 측정도구로는 각도 의존적 광발광(Angle Dependent Photo Luminescence)를 이용하여 발광체에서 나오는 빛(발광)의 각도별 P-polarization 강도 변화를 측정하고 유기발광다이오드나 박막에서 분자 배향의 차이에 따른 광특성 변화와 비교하였다.
본 연구에서 연구된 물질중에 등방성 host와 평면 선형구조를 가지고 분자 양쪽 끝에 치환기가 존재하는 BCzVBi 도펀트 물질이 수평비율이 가장 높았다. 도펀트의 도핑농도가 증가함에 따라 더 높은 수평비율을 가졌다. 반면에 F-D와 Perylene의 경우에는 도핑농가 증가함에 따라 낮은 수평비율을 가졌다. Host CBP에 도펀트를 도핑했을 때, 분자의 정렬이 달라졌으며, 효과적으로 도펀트에 의해 제어가 되었다.