第三章 材料介紹、實驗製程與量測 30
3.8 元件封裝與量測
3.8.1 元件封裝
將封裝膠均勻塗佈於乾淨之白玻璃上，而較厚的 PPD 元件則需使用噴砂處理過之 玻璃，以求完全將有機層包覆住。送進手套箱後即可與蒸鍍完成之元件封裝，並以手按 壓玻璃擠出內部空氣。最後以紫外光照射數分鐘使封裝膠固化，完成後即可取出量測。
如圖3.14 所示。
圖 3.14 封裝完成示意圖。
3.8.2 有機發光二極體光電特性量測
本實驗室之有機發光二極體元件量測注重電流-電壓關係、亮度、效率、光譜及 C.I.E.
值。將元件妥善放置並與Keithley 2400 連接之後，即可提供電壓驅動元件，再由電腦輸 入所需量測範圍並搭配Photo-Research PR-650，便會自動取得數據。
1. 電流-電壓關係量測
利用 Keithley 2400 之電源供應器量測系統配合電腦程式，紀錄測試樣品的電流-電 壓特性。
2. 亮度、EL 光譜量測
亮度為人眼所能感受光的強度，利用 Photo-Research PR-650 來量測此元件發光的亮 度，單位為 cd/m2 or nits。此外，在量測元件亮度的同時，Photo-Research PR-650 也會紀錄元件發光光譜及 C.I.E.座標。
3. 電流效率量測
由 Keithley 2400 及 Photo-Research PR-650 所得之數據再經電腦程式以效率 (Current Efficiency : cd/A) = 亮度 (Luminance : cd/m2)/ 電流密度 (Current Density : mA/cm2) 之關係計算出。
圖 3.15 有機發光二極體光電特性量測系統。
3.8.3 輔助光學薄膜特性量測
此處所指的輔助光學薄膜為近紅外光轉換膜 (color conversion layer) 以及可見光濾 光片 (color filter)。近紅外光轉換膜的功用為吸收短波長的可見光再放出長波長的近紅 外光，因此我們觀察轉換膜的光激發螢光 (Photoluminescence, PL) 特性。而可見光濾光 片的功用為吸收波長650 nm 以前的波段，減少環境中的雜訊，提高元件靈敏度，所以 使用紫外光-可見光分光光度計 (UV-Visible Spectrophotometer) 量測 filter 的吸收波長及 吸收度。以上兩組儀器皆為應化所許慶豐老師實驗室提供，在此也特別感謝他們的協助。
1. PL efficiency 量測
PL efficiency 量測即為分析材料的光激發螢光效率，我們使用的機型為 ARC SpectraPro-150 反射式螢光光譜儀。其量測方式則是將薄膜或溶液至於儀器的腔體內，
打進一道位於此材料吸收波段的光波，藉此激發樣品使其放出螢光。我們利用此原理，
將製作好的近紅外光轉換膜放入儀器，以536 nm 的光波激發，模擬經由有機發光二極 體激發轉換膜的放光強度，以便作為調整近紅外光轉換膜各材料比例的參考。
圖 3.16 PL efficiency 實際量測系統。
2. UV-Visible 量測
每種原子或分子都有專屬的軌域，因此給予樣品一個特定的激發波長就可使樣品的 電子從基態躍升至激發態。由於我們所使用的激發光源為紫外光到可見光波段，此時測 量樣品所吸收的激發波段及吸收度即為 UV-Visible 光譜。紫外光部分常用的光源為氘 燈，可見光部分為鎢絲燈，光源通過濾光鏡調整色調後，經聚焦鏡通過單色光分光稜鏡，
再經過狹縫選擇波長，篩選為單一且特定波長的光線，再打入樣品並於後方接收穿透的 光，比對入射光與穿透的光即可知道吸收度，如圖3.17 所示。不停的改變激發的波長則 可獲得一個完整的吸收光譜。我們所使用的UV-Visible Spectrophotometer 為 HP 8453 型。
圖 3.17 UV-Visible 光譜儀示意圖。
圖 3.18 UV-Visible 光譜實際量測系統。
3.8.4 有機光偵測器光電流轉換效率量測
因為光偵測器的功能為將吸收的光能轉換為電能，因此量測其光電流轉換效率 (incident photon to current conversion efficiency, IPCE) 是判斷 PPD 好壞的重要指標。當 PPD 的電子被激發形成 exciton，且在 P3HT 與 PCBM 的界面被拆解後，電子與電洞會 光儀 (monochromator)，校準光強度用的是無機的 Si photodiode。由於單光儀是靠內部 之晶體產生建設性干涉取得所需波長，所以會發生倍頻效應 (overtone effect)。因此當 激發光源波長超過 550 nm 時，會加上 550 nm 的高通濾波器 (high-pass filter)。並且使 用Keithley 2400 提供負偏壓給 PPD，搭配電腦則可取得完整光譜所對應的光電流值。在 此特別感謝應化所許千樹老師實驗室提供的儀器，以及謝朝祥學長在量測與分析方面給 予的指導，量測儀器為Optosolar Gmbh 的 SR300 型。
圖 3.19 IPCE 實際量測系統。
3.8.5 距離感測器量測 Styrofoam (white and rough surface) Background current of White paper
圖 3.20 距離感測示意圖： (a) PLED 與 PPD 的架設圖; (b) 感 測器運作示意圖; (c) 不同物體與距離對應的電流關係[32]。
3.8.6 有機光偵測器頻率響應量測
為了將來能實現陣列型的距離感測器，增加有機元件的應用價值，而陣列型元件掃 描的速度涉及本身的頻率響應，所以必須了解 PLED 與 PPD 的頻率響應特性。量測的 架構如圖3.21 所示[57]。
其概念相當簡單，利用一個波型產生器 (waveform generator) 提供一個方波或正弦 波的輸入訊號給光源。光源產生的光訊號被偵測器接收後轉變成電訊號，為了量測此微 弱的動態反應訊號，因此先通過一個高頻寬的轉阻放大器 (transimpedance amplifier)，
被 放 大 的 訊 號 再 被 示 波 器 接 收 ， 顯 示 於 螢 幕 上 。 其 中 我 們 使 用 的 轉 阻 放 大 器 為 FEMTO-tech Inc.的 DHPCA-100 型。
在此特別感謝本組的徐文興同學，在電路的設計以及實驗儀器的採買諸多幫忙，還 有指導一些量測上的技巧，其中恩惠，點滴在心。
圖 3.21 頻率響應量測示意圖[57]。