元件材料

1. 陰極材料 (material of cathode)

為了將電子或電洞有效注入有機材料，能夠降低注入能障的電極選擇 是非常重要的。其注入能障的大小與電極功函數的大小有關，注入能障越 小的元件，起始電壓越低。一般低功函數如鹼金(alkali)及鹼土(alkaline earth) 族金屬或鑭系元素(lanthanide)皆可作為有機發光二極體的陰極材料。本實驗 曾以功函數為 2.87 eV 的鈣(Calcium, Ca)作為陰極，但大多低功函數金屬具 有高活性，易與環境中的水氧起反應特性，因此蒸鍍時在鈣的表面再鍍上 一層薄銀作為隔絕水氧的保護層，但由於實驗環境的關係，量測速度不及 金屬氧化速度，故本實驗後來採用在環境中相對穩定的銀(Ag)作為陰極材 料，其功函數為 4.26 eV。

2. 陽極材料(material of anode)

本實驗為下發光型元件，因此陽極選擇的條件需選用透明度高，具備 良好導電度以及良好的化學及形態穩定性，功函數需與電洞注入材料的 HOMO 能階匹配才能夠有效提升元件的效率及壽命。因此採用氧化銦錫 (Indium Tin Oxide, ITO)作為陽極的導電材料，功函數在 4.5 eV 至 4.8 eV 左 右，其特性穩定且透明導電，本實驗中是直接購買已商業化並成膜在玻璃

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基板上的 ITO 玻璃基板，並以 UV-ozone 進行表面處理，此時 ITO 之功函 數可以提升至 5 eV 以上。

3. PEDOT:PSS

PEDOT:PSS 為 poly(3,4-ethylenedioxylthiophene) 及 poly(styrenesulfonate) 兩個離子交聯的高分子聚合物，為具高透光性且導電 率極高的水溶液，可根據不同的調配方式得到導電率不同之水溶液，結構 如圖 26 所示。其 HOMO 值約為-5.0 eV，可幫助電洞注入發光層，是良好 的電洞傳輸材料。在 ITO 玻璃基板上加入此層，可以改善無機的 ITO 表面 平整度不佳的缺陷，以及使成膜性和電性效果更加優化。

圖 26 PEDOT:PSS 分子結構圖

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4. Ru(dtb-bpy)3 (PF6)2

在 OLED 中 常 用 於 當 作 紅 光 摻 雜 材 料 ， 其 中 dtb-bpy 為 4,4'-ditertbutyl-2,2'-bipyridine，結構如圖 27。於 THF 溶劑中吸收頻譜峰值 為 289.5 nm，其光激發光頻譜峰值為 614 nm。在本實驗中作為探討複合區 的主要主體發光材料。以循環伏安法(cyclic voltammetry, CV)測得 HOMO 與 LUMO 分別為-5.62 eV 和-3.23 eV，由 Luminescence Technology Corp.購得。

圖 27 Ru(dtb-bpy)3 (PF6)2分子結構圖 5. N,N′-dicarbazolyl-3,5-benzene (mCP)

在 OLED 領域為常見的電洞傳輸材料，HOMO 和 LUMO 值分別為-5.9 eV 和-2.4 eV，在本實驗中，利用其高游離電位，可達到阻擋電洞注入到發 光層的效果。分子結構式如圖 28，由 Luminescence Technology Corp.購得。

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圖 28 mCP 分子結構圖 6. 3,3'-diethylthiatricarbocyanine iodide (DTTCI)

為吸收頻譜峰值約 765 nm，光激發光頻譜峰值約 780 nm 之近紅外光的 雷射染料，結構如圖 29。HOMO 與 LUMO 值分別為-4.70 eV 和-3.11 eV，

在本實驗中，利用其低能帶寬 1.59 eV 可用來當作在發光主體 Ru(dtb-bpy)3

(PF6)2中作為載子捕捉材料，由 Sigma-Aldrich Co.購得。

圖 29 DTTCI 分子結構圖

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