第二章 結果與討論
Scheme 7. DV-β-NPD
2.7. 元件製程與表現
2.7.2 元件 2 的表現和討論
元件2的結構為(ITO/PEDOT:PSS (40 nm)/HTL (25 nm)/PFO (70 nm)/CsF (2 nm)/Al (100 nm))，基本結構和元件1相同，唯一不同之處為加入PEDOT:PSS和 我們合成的材料做成雙層的電洞傳導層元件。圖2-56為電流密度對電壓關係
Current Density (mA/cm2 )
Voltage (V)
圖2-56 電流密度對電壓關係圖，元件2 (ITO/PEDOT:PSS/HTL/PFO/CsF/Al)。
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
圖2-57 亮度對電壓關係圖，元件2 (ITO/PEDOT:PSS/HTL/PFO/CsF/Al)。
0 20 40 60 80 100
3.0 DV-TPD-OMe
DV-TPD-Me
Luminance Efficiency (cd/A)
Current Density (mA/cm2)
圖2-58 發光效率對電流密度關係圖，元件2 (ITO/PEDOT:PSS/HTL/PFO/CsF /Al)。
300 400 500 600 700 800 900
0.0
1.4 DV-TPD-OMe
DV-TPD-Me
EL Intensity (a.u.)
Wavelength (nm)
圖2-59 在10伏特元件2的電激發光圖 (ITO/PEDOT:PSS/HTL/PFO/CsF/Al)。
表七 元件2表現參數 (ITO/PEDOT:PSS/HTL/PFO/CsF/Al) -2.10 -2.18 -2.23 -2.22 -2.29
-5.56 -2.77 -2.59
圖2-60 元件2 (ITO/PEDOT:PSS/HTL/PFO/CsF/Al)的能階圖。
由能階圖(圖2-60)可知，對元件2而言我們所有的電洞傳導層材料的HOMO (cd/m2)，而最大的效率只有0.28 (cd/A)。在沒有PEDOT:PSS層時，只有電洞傳導 層材料DV-TPD-Me，元件結構(ITO/DV-TPD-Me/PFO/CsF/Al)，最大的亮度有 2586 (cd/m2) ， 而 最 大 的 效 率 有 1.3 (cd/A), 有 明 顯 的 提 高 。 如 果 同 時 加 入 PEDOT:PSS 層 和 DV-TPD-Me ， 元 件 結 構 (ITO/PEDOT:PSS/DV-TPD-Me/PFO /CsF/Al)，最大的亮度有3425 (cd/m2)，而最大的效率有1.53 (cd/A)。明顯的提高 到比上述兩者大。其它的電洞傳導層材料也有這個趨勢。
獻中找出Y. Yang 教授發表於2006的資料85中，他們發現高分子的poly-TPD當電 洞傳導層和PFO為主體的發光層材料時，在層和層的介面處，會形成exciplex放 出紅光(如圖2-61所示)，原因是PFO是不穩定的藍光材料，即使在九號碳的位置 上 加 上 長 碳 鏈 ， 在 外 加 電 場 和 受 熱 的 環 境 下 有 可 能 會 氧 化 成keto 形 成 fluorenone，而fluorenone的LUMO能階和poly-TPD的HOMO能階之間的能階差為 2 eV，剛好是紅光放射波長相同。我們假設元件1、2所放出的紅光也是由exciplex 所造成的。我們取各個元件所放出的紅光波長，看是否符合fluorenone的LUMO 能階和電洞傳導層材料HOMO能階之間的能階差，來證明我們的假設是正確的。
圖2-61 fluorenone和Poly-TPD在層和層的介面上形成exciplex。
在元件1結構(ITO/HTL/PFO/CsF/Al)時，在電激發光圖看到的所放出的紅光 (以波長長短排列，由長到短) ，DV-TPD-OMe (λmax=620 nm)， DV-TPD-Me (λmax=610 nm)，DV-TPD-H (λmax=603 nm)，DV-TPD-F (λmax=596 nm)。而從能階 圖上fluorenone的LUMO能階和電洞傳導層材料的HOMO能階之間的理論差值 為(由能隙小到大)，DV-TPD-OMe (2.0 eV)，DV-TPD-Me (2.1 eV)，DV-TPD-H (2.17 eV)，DV-TPD-F(2.24 eV)。放出的紅光波長和能階差是成正相關的。不只 在元件1是如此，在元件2也是有一樣的情況產生。在電激發光圖看到的所放出 的紅光(以波長由長到短) ，DV-TPD-OMe (621 nm)， DV-TPD-Me (613 nm)，
DV-TPD-H (600 nm)，DV-TPD-F (596 nm)。放出的光色和能階差也是成正相關 的。所以基本上我們的假設是正確的。
我們對元件以不同電壓去作電激發光圖時，我們發現當電壓上升時，紅光 相對於藍光而言強度有明顯地下降(圖2-62至圖2-65)。我們可以用兩種方式來解 釋這種現象，其一去陷阱化(detrapping)，當載子注入時理論上會先把低能量的 exciplex state填滿，之後再填滿高能量的exciton state，但是當電壓加大後，電子 和電洞受電場的作用力下，電子和電洞未結合前，電子可能會從陷阱中再獲得
400 500 600 700
0.0
Normalized EL Intensity (a.u.)
Wavelength (nm)
11 V 13 V 15 V 17 V
圖2-62 從11伏特到17伏特不同電壓的電激發光圖，元件1 (ITO/DV-TPD-H/PFO /CsF/Al)。
400 500 600 700
Normalized EL Intensity (a.u.)
Wvaelength (nm)
9 V 11 V 13 V 15 V
圖2-63 從11伏特到17伏特不同電壓的電激發光圖，元件1 (ITO/DV-TPD-OMe/
PFO/CsF/Al)。
400 500 600 700
0.0
Normalized EL Intensity (a.u.)
Wavelength (nm)
9 V 11 V 13 V 15 V
圖2-64 從9伏特到15伏特不同電壓的電激發光圖，元件1 (ITO/DV-TPD-Me/PFO/
CsF/Al)。
300 400 500 600 700 800
0.0
Normalized EL Intensity (a.u.)
Wavelength (nm)
9 V 11 V 13 V 15 V
圖2-65 從9伏特到15伏特不同電壓的電激發光圖，元件1 (ITO/DV-TPD-F/PFO/
CsF/Al)。