第三章 結果與討論
3.1 半磷光系統之白光PLED
在本論文中所製備之高分子白光元件皆為雙波段放光元件，共分為三 個部分，在第一部分中，如scheme 1 所示，其發光層主要將一發藍光之螢 光分子 4,4´-bis[2-{4-(N,N-diphenylamino)phenyl}vinyl]biphenyl (DPAVBi) 27 與 一 發 橘 紅 光 之 磷 光 分 子[Os(bpftz)2(PPh2Me)2] [(Os(bpftz); bpftz = 3-trifluoromethyl-5-(4-tert-butyl-2-pyridyl)triazolate]摻雜進一具傳電洞特性 之非共軛高分子poly(N-vinylcarbazole) (PVK)中28，並在此發光層中摻雜傳 電子材料2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole (PBD) 29。一 般而言，藍色磷光材料在其穩定度上與藍色螢光材料仍有部分差距，因此 本論文中第一部分之白光元件選擇一高效率藍色螢光材料作為此白光元件 之藍光波段貢獻；在橘紅光的部分，則選用一高效率之磷光分子 Os(bpftz) 來提升整個白光元件的放光效率，且因此磷光分子具有相當短的生命週期 (~972 ns) 30，因此在高電流密度下應較能避免嚴重的T-T annihilation 使元件 效率下滑。
Scheme 1 半磷光系統之白光元件結構及發光層組成物
為了製備此白光電激發光二極體，我們以 PVK 作為主發光體材料，
DPAVBi 與 Os(bpftz)作為客發光體材料製成元件。以 PEDOT 作為電洞注入 與傳輸層，以TPBI 為電子傳輸層，PBD 作為發光層之輔助電子傳輸材料，
元件結構如下所示：ITO/PEDOT(35 nm)/Polymer blend(50-70 nm) /TPBI (30 nm)/Mg:Ag (100 nm)/Ag (100 nm)。其中發光層(Polymer Blend)由 3.6 wt%
DPAVBi、0.24 wt% Os(bpftz)與 PVK:PBD(7:3)所構成。圖 B-13 所示分別為 單一DPAVBi (3.6 wt%)摻雜 PVK:PBD 與 Os(bpftz) (0.6 wt%)摻雜 PVK:PBD 所製備之藍光與橘紅光元件，其藍光元件最大外部量子效率可達 2.3%，而 橘紅光元件最大外部量子效率則可達18.7%。由此可知這兩個材料皆具有相 當良好之發光效率，因此用來製備白光元件應能獲得令人滿意之成果。在 圖B-13 中亦揭露了各分子間之相互能階圖，以利於探討元件之光電特性。
圖 B-14 為本論文中所製備白光元件之 PL 與 EL 圖譜，在 PL 圖譜中顯 示一來自於 DPAVBi 之明顯藍光波段與一來自於 Os(bpftz)之微弱橘紅光波 段，此強度差異性主要來自於Os(bpftz)摻雜濃度相當低(0.24 wt%)，因此其 在PL 上之放光強度相對微弱。然而，在 EL 圖譜上，來自於 Os(bpftz)的橘 紅色放光則相對明顯提升，當我們參照元件之能階圖時可發現 Os(bpftz)可 作為有效的trapping site，使的較大量之光激子產生於 Os(bpftz)而放光31,32。 在圖B-14 中亦各別揭露了藍、橘紅與白光元件之相對 CIE 座標圖，如圖中 所示，藍光元件之 CIE 座標為(0.13, 0.24)，橘紅元件之 CIE 座標為(0.58,
0.41)，而白光元件之 CIE 座標則為(0.33, 0.34)；其中此白光元件已非常趨 可達 2.31%與 3.90 cd/A。當在藍光元件中導入 Os(bpftz)後所製備之白光元 件，其效率因此橘紅光磷光材料的導入而提高至 6.12%與 13.2 cd/A。即使
元件在高亮度操作下 (1000 cd/m2)，其元件效率仍可達 11 cd/A，為目前文 獻中單一高分子混摻發光層白光元件的極佳表現。
圖B-13. 藍光與橘光元件 EL 圖譜與元件能階圖
圖 B-14. 白光元件之 PL、EL 圖譜與 CIE 座標圖
400 500 600 700 800
0.0
PL and EL Intensity (a.u.)
Wavelength (nm)
EL PL
400 500 600 700 800
0.0
EL Intensity (a.u.)
DPAVBi Os(bpftz)
Current Density (mA/cm2 )
( b )
blue-emitting devce white-emitting device
Current Density (mA/cm2)
External Quantum Efficiency (%)
0.1 1 10
Luminance efficiency (cd/A)