The energy level alignment and chemical reaction at the interface between the hole injection and transport layers in an OLED structure have been studied using in-situ x-ray and ultraviolet photoelectron spectroscopy. The hole injection barrier measured by the positions of the highest occupied molecular orbital (HOMO) for N,N`-bis(1-naphthyl)-N,N`-diphenyl-1,1`-biphenyl-4,4`-diamine (NPB) /indium tin oxide (ITO) was estimated 1.32 eV, while that with a thin $WO_3$ layer inserted between the NPB and ITO was significantly lowered to 0.46 eV. This barrier height reduction is followed by a large work function change which is likely due to the formation of new interface dipole. Upon annealing the $WO_3$ interlayer at 350 ℃, the reduction of hole injection barrier height largely disappears. This is attributed to a chemical modification occurring in the $WO_3$ such as oxygen vacancy formation.
자외선 (ultraviolet), 엑스-선 (x-ray) 광전자 분광 (Photoelectron spectroscopy, PES)을 이용하여 유기발광다이오드 (organic light-emitting diodes, OLED)의 정공 주입 층과 수송 층 사이의 계면에서 일어나는 에너지 레벨 정렬과 화학적 반응에 대해 연구하였다. N,N`-bis(1-naphthyl)-N,N`-diphenyl-1,1`-biphenyl-4,4`-diamine (NPB) /indium tin oxide (ITO) 의 highest occupied molecular orbital (HOMO) 와 페르미(Fermi) 에너지의 차이에서 얻어진 정공 주입 장벽의 높이는 1.32 eV 였다. 반면, 정공 주입 층으로서 tungsten trioxide($WO_3$)를 NPB와 ITO사이에 넣었을 경우에는 0.46 eV 로 확연히 낮아진 것을 확인 할 수 있었다. 이와 같은 장벽높이의 감소는 일 함수에서의 큰 변화와 $WO_3$와 NPB사이에 새로운 계면 쌍극자 (interface dipole)가 생성됨으로써 나타난 것이라고 생각된다. $WO_3$를 350 ℃에서 가열했을 경우에는 정공 주입장벽 높이가 1.50 eV 로 $WO_3$를 사용하지 않을 때와 비슷한 값을 나타냈다. 이것은 $WO_3$가 가열된 후 새로운 화학적 상태인 $WO_{3-x}$가 생성되고 산소가 줄어들면서 $WO_x$와 NPB 사이에 생성된 계면 쌍극자의 전하 재배열로 인해 전제적인 에너지 레벨이 바뀌게 됨으로써 나타난 결과라고 할 수 있다.
