第四章 實驗結果與討論
4.2 實驗參數與結果
※ 實驗一數據分析
首先，為了觀察膜厚與電洞傳輸層之電性關係，於 PVK 中僅添加重量比例
1%之 TBAClO4，並分別以 4000rpm、5000rpm 及 6000rpm 三種不同轉速塗佈
旋轉成膜，由圖 4.2-1 之 I-V curve 關係圖比較，三種轉速所測量出電性曲線相
0 5 10 15 20 25 30 0.0000
0.0006 0.0012 0.0018 0.0024
c u rr e n t( A )
volt(V)
4000rpm 5000rpm 6000rpm
圖 4.2-1 PVK 添加重量比 1%之 TBAClO4分別以 4000、5000、
6000rpm 旋轉塗佈成膜之 I-V curve 比較圖
0 10 20 30 0.000
0.001 0.002 0.003 0.004
c u rr e n t( A )
volt(V)
10% TBAClO4 5% TBAClO4 pure PVK
圖 4.2-2 PVK 純膜以及分別添加重量比 5%、10% TBAClO４ 之 I-V curve 比較圖
0 5 10 15 0.000
0.002 0.004 0.006 0.008
c u rr e n t( A )
volt(V)
10% TBAClO4(6000rpm) 10% BMIM(6000rpm) 10% TBAPF
6(6000rpm)
圖 4.2-3 PVK 分別添加 10% TBAPF6、TBAClO4、BMIM 之 I-V curve 比較圖
-4 0 4 8 12 16 0.000
0.003 0.006 0.009 0.012 0.015
c u rr e n t( A )
volt(V)
20%TBAPF6(6000rpm) 15%TBAPF6(6000rpm) 10%TBAPF6(6000rpm) pure PVK(6000rpm)
圖 4.2-4 PVK 分別添加 10%、15%、20% TBAPF6
與純膜 PVK 之 I-V curve 關係比較圖
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0.000
0.002 0.004 0.006 0.008 0.010
c u rr e n t( A )
volt(V)
10%TBAPF6_PEO 10%TBAPF6 pure PVK
圖 4.2-5 分別為以下三種情形之 I-V curve 關係比較圖 (a)純膜 PVK (b)PVK 添加重量比 10% TBABF6 (c)將(b)添加 PEO
-3 0 3 6 9 12 15 18 0.000
0.005 0.010 0.015 0.020
c u rr e n t( A )
volt(V)
2%TBAPF6_PEO 2%TBAPF6 pure PVK
圖 4.2-6 分別為以下三種情形之 I-V curve 關係比較圖 (a)純膜 PVK (b)PVK 添加重量比 2% TBABF6 (c)將(b)添加 PEO
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0.000
0.004 0.008 0.012
c u rr e n t( A )
volt(V)
5%TBAPF6_PEO 5%TBAPF6 pure PVK
圖 4.2-7 分別為以下三種情形之 I-V curve 關係比較圖 (a)純膜 PVK (b)PVK 添加重量比 5% TBABF6 (c)將(b)添加 PEO
(2)實驗二(TPBi)
實驗中元件皆為單層薄膜結構，首先以 ITO 玻璃基板為陽極，蒸鍍銀電極 為陰極，PEDOT:PSS 為電洞注入層。使用二氯甲烷(CH2Cl2)為溶劑，溶解 TPBI 及各種鹽類，TPBI 溶液濃度固定為 10 mg/1 ml，經過清洗製程步驟後，旋轉塗 佈 PEDOT:PSS 並加熱揮發多餘溶劑，而後旋轉塗佈電子傳輸層(TPBI)，放置於 超低水氧環境手套箱中以固定時間及溫度加熱揮發多餘溶劑，蒸鍍銀金屬電極，
最後再置於超低水氧環境手套箱中進行電性量測。
實驗中溶液調配皆利用精密電子天平秤得 10 mg 之 TPBI 與所需比例之鹽 類，利用微量滴管滴取體積 1 ml 二氯甲烷作混合，經由攪拌磁石均勻混合後得 到電子傳輸層溶液。再利用旋轉塗佈法於元件上成膜。
※ 元件結構
ITO/PEDOT：PSS/TPBI/Ag
※ 製程條件
◎ TPBI 濃度固定為 10mg/1 ml CH2Cl2。
◎ PEDOT：PSS 旋轉塗佈轉速 4000rpm 1 min。
◎ PEDOT：PSS 150℃退火 30 min。
※ 實驗參數
調整旋轉塗佈轉速 4000rpm 及 6000rpm 兩種膜厚加以比較。
三種鹽類(TBAPF6、TBAClO4、BMIM)分別以對 TPBI 重量比例為 5%、10%和 15%與 TPBI 均勻混合。
※ 實驗二數據分析
首先，為了觀察膜厚與電子傳輸層之電性關係，於 TPBI 中添加重量比例
10%之 TBAPF6，並分別以 4000rpm 及 6000rpm 兩種不同轉速塗佈旋轉成膜，
由圖 4.2-8 之 I-V curve 關係圖比較，TPBI 添加鹽類可提高電流，且兩種轉速所 測量出電性曲線相當相近，但仍以轉速 6000rpm 之電流稍高，因此後續實驗以 較薄膜厚(6000rpm)為主。
接著將 TBAPF6替換成其他鹽類，並觀察其效果，同樣添加重量比 10%之 TBAClO4及 BMIM 與 TBAPF6相比較，結果如圖 4.2-9，添加 10% BMIM 之元 件雖能在較低電壓就有高電流，但元件耐受電壓相對其他兩者較低，且元件量測 電性結果多呈現不穩定狀況，因此以 TBAPF6效果會比其他兩種鹽類佳。
圖 4.2-10，將 TBAPF6濃度調整，以 5%及 15%與前述之 10%作比較，電 流表現仍以 10%濃度較佳。
同樣於 TPBI 中添加 PEO 來增加電子傳輸率，依圖 4.2-11，將原本 10mg TPBI/1 ml 之濃度改為 9mg TPBI+1mg PEO/1 ml，並將 TBAPF6濃度降至 2%及 5%，由 I-V curve 圖可知，於 TPBI 中添加少量 PEO 也能有效提高電流。
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 0.000
0.004 0.008 0.012 0.016
c u rr e n t( A )
volt(V)
pure TPBI (6000rpm) 10%TBAPF
6(6000rpm) 10%TBAPF
6(4000rpm)
圖 4.2-8 TPBI 添加重量比 10%之 TBAPF6分別以 4000 及 6000rpm 旋轉塗佈成膜之 I-V curve 比較圖
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0.000
0.002 0.004 0.006 0.008 0.010
c u rr e n t( A )
volt(V)
10%TBAPF
6(6000rpm) 10%TBAClO4(6000rpm) 10%BMIM(6000rpm)
圖 4.2-9 TPBI 分別添加 10% TBAPF6、TBAClO4、BMIM 之 I-V curve 比較圖
0 3 6 9 12 15 18 0.000
0.005 0.010 0.015 0.020
c u rr e n t( A )
volt(V)
10%TBAPF6 15%TBAPF6 5%TBAPF6
圖 4.2-10 TPBI 分別添加 5%、10%、15% TBAPF6
與純膜 TPBI 之 I-V curve 關係比較圖
0 3 6 9 12 15 18 0.000
0.001 0.002 0.003 0.004
c u rr e n t( A )
volt(V)
2%TBAPF
6(a) 2%TBAPF
6_PEO(b) 5%TBAPF
6(c) 5%TBAPF
6_PEO(d)
圖 4.2-11 分別為以下四種情形之 I-V curve 關係比較圖 (a)TPBI 添加重量比 2% TBABF6 (b)將(a)添加 PEO (c)TPBI 添加重量比 5% TBABF6 (d)將(c)添加 PEO
(3)實驗三(TCTA)
實驗中元件皆為單層薄膜結構，首先以 ITO 玻璃基板為陽極，蒸鍍銀電極 為陰極，PEDOT:PSS 為電洞注入層。使用二氯甲烷(CH2Cl2)為溶劑，溶解 TCTA 及各種鹽類，TCTA 溶液濃度固定為 10 mg/1 ml，經過清洗製程步驟後，旋轉塗 佈 PEDOT:PSS 並加熱揮發多餘溶劑，而後旋轉塗佈電子傳輸層(TCTA)，放置 於超低水氧環境手套箱中以固定時間及溫度加熱揮發多餘溶劑，蒸鍍銀金屬電 極，最後再置於超低水氧環境手套箱中進行電性量測。
實驗中溶液調配皆利用精密電子天平秤得 10 mg 之 TCTA 與所需比例之鹽 類，利用微量滴管滴取體積 1 ml 二氯甲烷作混合，經由攪拌磁石均勻混合後得 到電子傳輸層溶液。再利用旋轉塗佈法於元件上成膜。
※ 元件結構
ITO/PEDOT：PSS/TCTA/Ag
※ 製程條件
◎ TCTA 濃度固定為 10mg/1 ml CH2Cl2
◎ PEDOT：PSS 旋轉塗佈轉速 4000rpm 1 min。
◎ PEDOT：PSS 150℃退火 30 min。
※ 實驗參數
使用 TBAPF6、TBAClO4兩種鹽類分別以對 TCTA 重量比例為 5%、10%和 15%
與 TCTA 均勻混合。
※ 實驗三數據分析
首先於 TCTA 中各別添加重量比例 5%之 TBAPF6、TBAClO4及 BMIM，
確認三種鹽類與 TCTA 混合後能完整成膜，且量測出穩定電性，添加 BMIM 之 元件旋轉塗佈時無法均勻成膜，且經量測後電性極不穩定，因此不予以採用；由 圖 4.2-12，添加 5% TBAClO4及 TBAPF6，電性曲線圖較穩定，但是相較於純膜 TCTA 卻反而電流降低。
因此，將兩種鹽類的濃度都往上增加，並觀察其變化；由圖 4.2-13，將
TBAClO4濃度提高至 10%及 15%，電流都將高於純膜 TCTA，其中以 15%電流
較明顯上升，而添加 5% TBAClO4則低於純膜；TBAPF6濃度也一樣提高至 10%
及 15%，如圖 4.2-14，發現添加三種不同濃度鹽類之元件，不但沒有效果出現，
電流反而比無添加的純膜更低。
圖 4.2-15，取添加 10% TBAPF6及 10% TBAClO4與純膜 TCTA 作比較，
添加 10% TBAPF6與純膜相比無明顯改變，而添加 10% TBAClO4則可以有效提 高元件電流。
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0.000000
0.000005 0.000010 0.000015
c u rr e n t( A )
volt(V)
pure TCTA TCTA_5%TBAPF6 TCTA_5%TBAClO4
圖 4.2-12 TCTA 分別添加 5% TBAPF6、TBAClO4之 I-V curve 比較圖
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0.00000
0.00002 0.00004 0.00006 0.00008
c u rr e n t( A )
volt(V)
pure TCTA
TCTA_5%TBAClO4 TCTA_10%TBAClO4 TCTA_15%TBAClO4
圖 4.2-13 TCTA 分別添加 5%、10%、15% TBAClO4
與純膜 TCTA 之 I-V curve 關係比較圖
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0.000000
0.000005 0.000010 0.000015 0.000020
c u rr e n t( A )
volt(V)
pure TCTA TCTA_5%TBAPF6 TCTA_10%TBAPF
6
TCTA_15%TBAPF
6
圖 4.2-14 TCTA 分別添加 5%、10%、15% TBAPF6
與純膜 TCTA 之 I-V curve 關係比較圖
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0.00000
0.00002 0.00004 0.00006 0.00008
c u rr e n t( A )
volt(V)
pure TCTA
TCTA_10% TBAPF6 TCTA_10% TBAClO4
圖 4.2-15 TCTA 分別添加 10% TBAPF6及 10% TBAClO4
與純膜 TCTA 之 I-V curve 關係比較圖