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研究生： 古哲安
Ku, Che-An
論文名稱： 應用新型銥金屬錯合物之高效率 紅色磷光有機電激發光元件
The research on high-efficiency red organic electro phosphorescent devices using a novel iridium complex
指導教授： 朱聖緣
Chu, Sheng-Yuan
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 微機電系統工程研究所
Institute of Micro-Electro-Mechancial-System Engineering
論文出版年： 2006
畢業學年度： 94
語文別： 中文
論文頁數： 94
中文關鍵詞： 磷光 、紅光 、有機電激發光 、銥金屬錯合物
外文關鍵詞： red organic electro phosphorescent, oled, iridium complex
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    • 在本研究中，我們使用新型紅色磷光材料(4-mpiq)2Ir(acac) (R-05）和(7-mpiq)2Ir(acac) (R-21)，以共蒸著的方式摻雜在發光層中，首先利用不同的Host材料並將客發光體材料摻雜其中，設計出較合適的元件結構，找出較好之元件發光效率，使元件發出紅色光。其次，在最佳結構下進行摻雜濃度之調變，來探討此元件的特性，從濃度調變中找出高效率以及高亮度的最佳摻雜濃度。
    本研究比較在不同主發光體材料下摻雜的時候，對於摻雜物R-05系統所得到的元件特性影響很大，並且嘗試將R-05摻雜在CBP中，藉由調變摻雜濃度以探討是否能達到白光元件的目的，而其最終實驗結果紅光在CIE圖上的位置(0.66，0.32)和在CIE圖上的位置為(0.38，0.37)的白光區域內。另外，我們也試著將另一支化學式相似的紅光材料R-21來取代最佳結構中的R-05材料，來觀察此兩種客發光體材料中的差異之處。
    本研究可獲得之紅光元件特性數據有:(R-05)最大輝(12540cd/m2）
    最大元件效率(15.3cd/A)和(R-21) ，最大輝度值（9108cd/m2），最大件效率(10.8cd/m2)，白光區域元件特性數據有：最大輝度(331cd/ m2) ，元件效率(2.5cd/A)；本研究可提供OLED應用一基礎之研究。

    In this reserch, we use the novel red phosphorescence dopant, (4’-mpiq)2Ir(acac) (R-05）and (7-mpiq)2Ir(acac) (R-21),to dope into emission layer by co-evaporation. First, we design the different structure by selecting different host materials to obtain the better luminescence efficiency and red emission .Secend, adjust the concentration of the emission layer in the perferred structure, and then investigate the characteristics of the devices .
    The research shows clearly the control of the R-05 dopant concentration is very important and sensitivity to characteristics of the device. We obtain the nearly pure white emission with CIE coordinates (0.38，0.37)and pure red emission with CIE coordinates (0.66,0.32) in the dopant system. We observe the difference between R-05 and R-21 in addition.
    The research attains the characteristic data , the maxima luminescence (12540cd/ m2) and maxima device efficiency (15.3cd/A) in R-05, the maxima luminescence (9108cd/m2) and maxima device efficiency (10.8cd/A) in R-21 and the maxima luminescence (331cd/m2) and maxima device efficiency (2.5cd/A) in white emission device.

    中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅲ 致謝 Ⅴ 目錄 Ⅵ 圖目錄 Ⅸ 表目錄 XIV 第一章導論 1 1-1 前言 1 1-2 研究動機與目的 3 第二章基礎與文獻回顧 4 2-1 有機電激發光發光機制 4 2-2主體發光材料與摻雜發光材料 8 2-3磷光發光材料與能量轉移機制 11 2-4摻雜技術 13 2-5 發光效率的定義與量方法 14 第三章實驗步驟與方法 19 3-1 有機電激發光元件製程分類 18 3-2真空熱蒸鍍系統設備 18 3-3 實驗材料 19 3-4 ITO 基板前處理之實驗步驟 20 3-5 真空蒸鍍之實驗步驟 22 3-6單體沉積速率之測定 23 3-7 OLED多層元件之電流電壓與亮度關係曲線圖量測 23 3-8 紫外光可見光光譜儀 24 第四章結果與討論 25 4-1 主發光體材料 25 4-2 最佳元件結構 26 4-2-1 不同主發光體材料摻雜(R-05)4%下之討論 27 4-2-2 n 型和p 型材料差異 29 4-3 BAlq3:R-05 發光層摻雜濃度的探討 30 4-3-1 BAlq3:R-05 的發光波段 31 4-3-2 BAlq3:R-05 摻雜濃度1.3%下之EL 變化 31 4-3-3 BAlq3:R-05 摻雜濃度3.0%下之EL 變化 32 4-3-4 BAlq3:R-05 摻雜濃度4.0%下之EL 變化 32 4-3-5 BAlq3:R-05 摻雜濃度6.0%下之EL 變化 33 4-3-6 BAlq3:R-05 摻雜濃度7.0%下之EL 變化 34 4-3-7 同電壓下摻雜不同R-05 濃度之EL 變化 34 4-3-8 BAlq3:R-05 各摻雜濃度之比較 35 4-4 BAlq3:R-21 發光層摻雜濃度的探討 35 4-4-1 BAlq3:R-21 摻雜濃度小於1%下之EL 變化 36 4-4-2 BAlq3:R-21 摻雜濃度1.3%下之EL 變化 37 4-4-3 BAlq3:R-21 摻雜濃度4.0%下之EL 變化 38 4-4-4 BAlq3:R-21 摻雜濃度6.0%下之EL 變化 38 4-4-5 BAlq3:R-21 摻雜濃度7.0%下之EL 變化 39 4-4-6 BAlq3:R-21 摻雜濃度8.0%下之EL 變化 39 4-4-7 同電壓下摻雜不同R-21 濃度之EL 變化 40 4-4-8 BAlq3:R-21 各摻雜濃度之比較 41 4-5 CBP 製作白光元件探討 41 4-5-1 CBP:R-05 摻雜濃度5.0% 42 4-5-2 CBP:R-05 摻雜濃度1.0% 43 4-5-3CBP:R-05 摻雜濃度0.2% 44 第五章結論與未來展望 46 5-1 結論 46 5-2 未來展望 46 參考文獻 48 附圖表 52 圖目錄 圖1-1 Anthracence的分子結構式 52 圖1-2柯達公司1987年首創採用的材料分子結構式及OLED結構 52 圖1-3 PPV的分子結構式 53 圖2-1於基態的電子受光激發的躍遷與去活化過程圖 54 圖2-2分子內能量狀態圖與其可能發生的電子躍遷過程54 圖2-3 一振動分子的量子化描述 55 圖2-4 法蘭克-康登原則(Franck-Condon principle)的量子力學描述55 圖2-5 好的震盪波函數重疊(右)與差的震盪波函數重疊(左)的情況圖56 圖2-6 一分子的吸收光譜與發射光譜圖 56 圖2-7 常用的紅光摻雜體和紅光主體材料與其分子結構圖57 圖2-8 單重態與三重態的向量表示圖 58 圖2-9 Förster 能量轉移過程 58 圖2-10 Dexter 能量轉移過程 59 圖2-11 典型異質接面元件的能階分佈圖（中）；在二個載子傳輸層間插入一層發光層（左）；在異質接面元件中摻入螢光染料（右）59 圖3-1 小分子型元件製程單元的簡易流程圖60 圖3-2 真空蒸鍍系統 61 圖3-3 實驗相關分子結構式 62 圖4-1 R-05之UV-Vis吸收光譜及切線斜率 63 圖4-2 R-21之UV-Vis吸收光譜及切線斜率 63 圖4-3 CBP之UV-Vis吸收光譜及切線斜率 64 圖4-4 BALQ3之UV-Vis吸收光譜及切線斜率64 圖4-5 LTN-420之UV-Vis吸收光譜及切線斜率65 圖4-6 MCP之UV-Vis吸收光譜及切線斜率 65 圖4-7 ALQ3之UV-Vis吸收光譜及切線斜率 66 圖4-8 PL和UV-Vis吸收的疊加圖67 圖4-9 最佳元件能階圖 67 圖4-10 同電壓下(19V)不同HOST材料摻雜4%的EL特性圖68 圖4-11 不同HOST材料摻雜4%的J-V特性圖 68 圖4-12 不同HOST材料摻雜4%的L-V特性圖 69 圖4-13 HOST為 MCP 之能階圖 69 圖4-14 HOST為CBP之能階圖 70 圖4-15 HOST為BALQ3之能階圖 70 圖4-16 HOST為ALQ3之能階圖 71 圖4-17 HOST為LTN-420之能階圖 71 圖4-18 BAlq3:R-05參雜濃度4%下PL圖 72 圖4-19 BAlq3:R-05參雜不同濃度下之PL圖(歸一化) 73 圖4-05 R-05單層膜和溶液之UV-Vis吸收光譜73 圖4-21 BAlq3:R-05參雜濃度1.3%在不同操作電壓下的EL74 圖4-22BAlq3:R-05參雜濃度3%在不同操作電壓下的特性EL74 圖4-23 BAlq3:R-05參雜濃度4%在不同操作電壓下的特性EL75 圖4-24 BAlq3:R-05參雜濃度6%在不同操作電壓下的特性EL75 圖4-25 BAlq3:R-05參雜濃度7%在不同操作電壓下的特性EL76 圖4-26 BAlq3:R-05參雜濃度3%在同操作電壓下(19V)的特性EL76 圖4-27 BAlq3:R-05摻雜不同濃度下之J-V圖77 圖4-28 BAlq3:R-05摻雜不同濃度下之L-V圖77 圖4-29 BAlq3:R-05摻雜不同濃度下之效率圖78 圖4-30 BAlq3:R-05不同摻雜濃度下之元件效率79 圖4-31高電壓下 BAlq3:R-05之CIE座標圖 79 圖4-32 BAlq3:R-21參雜濃度6%下PL圖 80 圖4-33 BAlq3:R-21參雜不同濃度下PL圖(歸一化) 80 圖4-34 BALQ3之特徵光譜和R-21之UV-Vis吸收光譜疊加圖81 圖4-35 R-21單層膜和溶液之UV-Vis吸收光譜81 圖4-36 BAlq3:R-21參雜濃度小於1%在不同操作電壓下的特性EL圖 82 圖4-37 BAlq3:R-21參雜濃度小於1%在不同操作電壓下的CIE圖 82 圖4-38 BAlq3:R-21參雜濃度1.3%在不同操作電壓下的特性EL圖 83 圖4-39 BAlq3:R-21參雜濃度4%在不同操作電壓下的特性EL83 圖4-40 BAlq3:R-21參雜濃度6%在不同操作電壓下的特性EL84 圖4-41 BAlq3:R-21參雜濃度7%在不同操作電壓下的特性EL84 圖4-42 BAlq3:R-21參雜濃度7%在不同操作電壓下的CIE85 圖4-43 BAlq3:R-21參雜濃度8%在不同操作電壓下的特性EL85 圖4-44 BAlq3:R-21同電壓下(19V)不同HOST材料摻雜4%EL特性圖 86 圖4-45 BAlq3:R-21參雜不同濃度下的J-V特性EL圖 86 圖4-46 BAlq3:R-21參雜不同濃度下的L-V特性EL圖 87 圖4-47 BAlq3:R-21參雜不同濃度下的效率圖 87 圖4-48 BAlq3:R-21不同摻雜濃度下之元件效率 88 圖4-49高電壓下(19v) BAlq3:R-21之CIE座標圖 88 圖4-50 CBP之PL放光光譜 89 圖4-51白光元件結構 90 圖4-52 CBP:R-05摻雜5%下的EL特性圖 90 圖4-53 CBP:R-05摻雜1%下的EL特性圖 91 圖4-54 CBP:R-05摻雜0.2%下的EL特性圖 91 圖4-55 BALQ3之PL放光光譜 92 圖4-56 CBP:R05摻雜0.2%下的EL特性圖(歸一化) 92 圖4-57 CBP:R05不同摻雜濃度下J-V特性圖 93 圖4-58 CBP:R05不同摻雜濃度下L-V特性圖 93 圖4-43 CBP:R05之CIE座標圖 94 表目錄 表4-1材料特性 66 表4-2不同主發光體材料的最佳元件效率 72 表4-3 BAlq3:R-05摻雜不同濃度下之元件特性 78 表4-4 BAlq3:R-21不同摻雜濃度下之效率 89 表4-5 CBP:R05不同摻雜濃度下之效率 94

    [1] M. Pope, H. Kallmann, P. Magnante, J. Chem. Phys. 38 , 2042　(1963).

    [2] W. Helfrich and W.G. Schneider, Phys. Rev. Lett. 14, 229　(1965).

    [3] M. J. Flynn, J. Kanicki, A. Badano, and W. R. Eyler, Imaging & Therapeutic　　Technology, 19, 1653 (1999).

    [4] J.H. Burroughes, D. D. C. Bradley, A. R. Brown, R. N. Marks, K. Mackay, R. 　　H. Friend, P. L. Burns, and A. B. Holmes, Nature, 347, 539 (1990).

    [5] J. H. Burroughes, D. D. C. Bradley, A. R. Brown, R. N. Marks,K. Mackay, R. H. Friend, P. L. Burns, and A. B. Holmes, Nature,347 ,539 (1990).

    [6] Y. Ohmore, and K. YoShino, Jap. J. Appl. Phys. 30, L1938(1991).

    [7] Y. Ohmore, and K. YoShino, Jap. J. Appl. Phys. 30, L1941(1991).

    [8] G. Mueller, Electroluminescence I-Semiconductor and Semimetals Vol. 　　　　　64,Academic Press, San Diego, CA USA, 209 (2000).

    [9] N. J. Turro, Modern Molecular Photochemistry, University science books,　　　　Mill Valley, California, USA, 18 (1991).

    [10] N. J. Turro, Modern Molecular Photochemistry, University science books,Mill Valley, California, USA, 18 (1991).

    [11] C. W. Tang, S. A. VanSlyke, and C. H. Chen, J. Appl. Phys., 65, 361(1989).

    [12] C.H. Chen, C.W. Tang, J. Shi, and K.P. Klubek, Thin Solid Films, 363, 327　　（2000).

    [13] Y. Hamada, H. Kanno, T. Tsujioka, H. Takahashi, and T. Usuki, Appl. 　　　
    Phys.Lett., 75, 1682 (1999).

    [14] X. H. Zhang, B. J. Chen, X. Q. Lin, O. Y. Wong, C. S. Lee, H. L. Kwong,S. T. Lee, and S. K. Wu, Chem. Mater., 13, 1565 (2001).

    [15] K. R. J. Thomas, J. T. Lin, Y. T. Tao, C. H. Chuen, Adv. Mater., 14, 822 (2002).

    [16] C. H. Chen, J. Shi, Coord. Chem. Rev., 171, 161 (19989).

    [17] C. H. Chen, C. W. Tang, Appl. Phys. Lett., 79, 3711 (2001).

    [18] Y. Kijima, N. Asai, and S. I. Tamura, Jpn. J. Appl. Phys., 38, 5274 (1999).

    [19] C. Hosokawa, H. Higashi, H. Nakamura, and T. Kusumoto, Appl. Phys. Lett.,67, 3853 (1995).

    [20] Y. Li, M. K. Fung, Z. Xie, S. T. Lee, L. S. Hung, and J. Shi, Adv.Mater., 14, 1317 (2002).

    [21] X. Y. Jiang, Z. L. Zhang, X. Y. Zheng, Y. Z. Wu, and S. H. Xu, Thin Solid Films, 401, 251 (2001).

    [22] L. M. Leung, W. Y. Lo, S. K. So, K. M. Lee, and W. K. Choi, J. Am. Chem.Soc., 122, 5640 (2000).

    [23] Y. Liu, J. Guo, J. Feng, H. Zhang, Y. Li, and Y. Wang, Appl. Phys. Lett.,78, 1200 (2001).

    [24] Y. Kim, J. G. Lee, and S. Kim, Adv. Mater., 11, 1463 (1999).

    [25] Z. Gao, C. S. Lee, I. Bello, S. T. Lee, R. M. Chen, T. Y. Luh, J. Shi and C. W. Tang, Appl. Phys. Lett., 74, 865 (1999).

    [26] H. T. Shih, C. H. Lin, H. H. Shih, and C. H. Cheng, Adv. Mater., 14, 1409 (2002).

    [27] C. C. Wu, Y. T. Lin, H. H. Chiang, T. Y. Cho, C. W. Chen, K. T. Wong, Y.L. Liao, G. H. Lee, and S. M. Peng, Appl. Phys. Lett., 81, 577 (2002).

    [28] P. K. H. HO, J. S. Kim, J. H. Burroughes, H. Becker, S. F. Y. Li, T. M. Brown, F. Cacialli, and R. H. Friend, Nature, 404, 481 (2000).

    [29] Y. Cao, I. D. Parker, G. Yu, C. Zhang, and A. J. Heeger, Nature, 397, 414 (1999).

    [30] M. A. Baldo, D. F. O’Brien, Y. You, A. Shoustikov, S. Sibley, M. E.Thompson, and S. R. Forrest, Nature, 395, 151 (1998).

    [31] D. F. O’Brien, M. A. Baldo, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett., 74, 442 (1999). 64

    [32] M. A. Baldo, S. Lamansky, P. E. Burrows, M. E. Thompson, and S. R.Forrest, Appl. Phys. Lett., 75, 4 (1999).

    [33] C. Adachi, M. A. Baldo, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, J. Appl.Phys., 90, 5048 (2001).

    [34] A. A. Shoustikov, Y. You, and M. E. Thompson, IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics. 4, 3, (1998).

    [35] 顧鴻壽著，光電有機電激發光顯示器，新文京開發出版社，台北，中華民國93年2月20日

    [36] H. Murata, Charles D. Merritt, and Zakya H. Kafafi, IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics. Vol. 4, NO 1,119 (1998).

    [37] T.-H. Liu, S.-F. Hsu,M.-H. Ho,C.-H. Lao,Y.-S. Wu,and C. –H Chenc,APPLIED PHYSICS LETTERS 88, 063508 _2006

    下載圖示 校內：2011-07-05公開
    校外：2011-07-05公開
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