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研究生: 蕭世偉
Hsiao, Shin-Wei
論文名稱: 新穎鹽類修飾陰極於高分子發光二極體之研究
Study on polymer light-emitting diodes by using novel salts as electron injection layers
指導教授: 溫添進
Wen, Ten-Chin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 化學工程學系
Department of Chemical Engineering
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 81
中文關鍵詞: 高分子發光二極體電子注入材料硼氫化鈉四級胺鹽
外文關鍵詞: PLED, electron injection material, sodium borohydride, quaternary ammonium salt
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  •   本論文的研究主要是藉由兩種新穎的鹽類作為電子注入層的材料,應用於高分子發光二極體(Polymer Light-Emitting Diodes, PLEDs),此兩種材料皆可以有效降低高功函數金屬的功函數,減少電子注入所需的能障,使得元件效率與穩定性有大幅度的提升。而本篇論文分別對兩種鹽類探討其材料與元件特性。第一部分是使用硼氫化鈉作為電子注入層的特性探討;第二部份是使用四級胺鹽作為電子注入層的特性探討。
      第一部分中,我們使用硼氫化鈉作為電子注入材料應用於高分子發光二極體,由元件特性圖中發現硼氫化鈉的確增進以高功函數金屬為陰極電極元件的效率,並藉由光伏量測法與紫外光電子圖譜的結果得知上述結果來自於陰極功函數的降低。此原因可能來自於硼氫化鈉和發光層與金屬電極的反應而來。
      第二部分中,我們使用四級胺鹽作為電子注入層,一樣有效的提升元件的效率,並由光伏量測法和紫外光電子圖譜結果發現四級胺鹽有降低陰極的功函數的能力。此外,我們藉由小角度X光繞射儀發現四級胺鹽分子在發光層表面出現規則性的排列,並且排列方向垂直於主動層。因此我們從XRD數據和四級胺鹽之分子結構推測,四級胺鹽會產生方向朝向主動層之介面偶極,此偶極就是陰極功函數降低的來源。

    In this study, we use two kind of novel salts, sodium borohydride (NaBH4) and quaternary ammonium salts, as electron injection materials into polymer light-emitting diode(PLEDs). Both can efficiently reduce the electron injection barrier between the high work function metal cathode and active layer to improve the stability and the performance of PLEDs. We will introduce the characteristics of NaBH4 and quaternary ammonium salts as electron injection layers (EILs) in PLEDs at first and second section, respectively.
    In the first section, the NaBH4 was used as EIL in PLED. The device performance shows that the device with NaBH4 / stable metal (such as Al, Ag, Au) PLED is significantly superior to the PLED with plain stable metal. From Voc and UPS results, the improvement results from the decrease in work function of cathode part. We speculate that the change in work function is due to the specific reaction between active layer and NaBH4.
    In the second section, we use quaternary ammonium salts as EIL in PLED. Quaternary ammonium salts can also reduce the work function of cathode by the observations of photovoltaic and ultraviolet photoemission spectroscopy measurements. X-ray diffraction measurement shows that quaternary ammonium salts have orthogonal crystal on the PF substrate. From XRD results and the molecular structure of quaternary ammonium salts, we think an interfacial dipole from cathode to PF would build up. This dipole can reduce the barrier between PF and high work function metals.

    中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 IV 目錄 VI 圖目錄 X 符號與縮寫 XIV 第一章 序論 1-1 有機發光二極體之簡介 1 1-1-1 前言 1 1-1-2 有機發光二極體之發明及其發展 2 1-1-3 OLED與PLED的材料與特性比較 4 1-1-4 有機發光二極體之發光機制 6 1-1-5 有機發光二極體之元件結構 7 1-2 有機發光二極體之電子注入層介紹 9 1-2-1 電子注入層之作用機制與特性 9 1-2-2 常見的電子注入層現今存在之問題 11 1-3 研究動機與大綱 13 第二章 硼氫化鈉作為陰極修飾層應用於有機發光二極體 2-1 前言 24 2-2 實驗部分 25 2-2-1 藥品 25 2-2-2 元件組裝與量測 25 2-2-2-1 陽極銦錫氧化物玻璃之表面圖案化及清潔處理 25 2-2-2-2 電洞注入層之成膜製備 27 2-2-2-3 有機發光層之成膜製備 27 2-2-2-4 硼氫化鈉電子注入層之成膜製備 27 2-2-2-5 陰極金屬電極之蒸鍍製備 27 2-2-2-6 元件之電壓&電流&亮度特性之量測方法 28 2-2-2-7 光伏量測法之量測方式 28 2-2-2-8 紫外光電子光譜之量測方式 28 2-3 結果討論 30 2-3-1 使用硼氫化鈉作為電子注入層之元件特性展現 30 2-3-1-1 元件光電特性分析 30 2-3-1-2 光伏量測法結果分析 30 2-3-1-3 紫外光電子圖譜結果分析 31 2-3-2 硼氫化鈉電子注入層在不同金屬電極下之元件特性展現 33 2-4 結論 35 第三章 四級胺鹽作為陰極修飾層應用於有機發光二極體 3-1 前言 45 3-2 實驗部分 46 3-2-1 藥品 46 3-2-2 元件組裝與量測 46 3-2-2-1 陽極銦錫氧化物玻璃之表面圖案化及清潔處理 46 3-2-2-2 電洞注入層之成膜製備 48 3-2-2-3 有機發光層之成膜製備 48 3-2-2-4 四級胺鹽電子注入層之成膜製備 48 3-2-2-5 陰極金屬電極之蒸鍍製備 49 3-2-2-6 元件之電壓&電流&亮度特性之量測方法 49 3-2-2-7 光伏量測法之量測方式 49 3-2-2-8 單電子載子元件之製作方式 50 3-2-2-9 紫外光電子圖譜之量測方法 50 3-2-2-10 小角度X光繞射儀之量測方法 51 3-3 結果討論 52 3-3-1 四級胺鹽的碳鏈對元件效率之影響 52 3-3-1-1 元件光電特性分析 52 3-3-1-2 單電子載子元件特性分析 53 3-3-1-3 光伏量測法結果分析 54 3-3-1-4 紫外光電子圖譜結果分析 54 3-3-1-5 小角度X光繞射圖譜結果分析 55 3-3-2 四級胺鹽電子注入層在不同金屬電極下之元件特性展現 58 3-4 結論 60 第四章 總結與建議 4-1 總結 75 4-2 未來工作建議 77 參考文獻 79 自述 81

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    下載圖示 校內:2013-07-23公開
    校外:2013-07-23公開
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