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O 玻璃基板的圖樣化(pattern)

ITO(indium 玻璃基板,其規格為1mm厚的玻璃基板上鍍有整片 厚度為 200nm的氧化銦錫,其電阻值 10Ω/ ,在元件製程前需要將ITO完成圖樣化的工 作,方便元件完成後外接操作電壓或電流 其ITO圖樣化之流程如[圖 ,一開始先將 基板利用玻璃清潔劑(Detergent)與丙酮搓洗ITO (DI water)

中進行超因波震盪, ,並放置加熱板上烘烤

3-2 ITO 基板表面清洗、處理,及旋轉塗佈PEDOT:PSS[22]

首先用玻璃清潔劑搓洗基板,去除ITO表面的殘存的油脂,再以去離子水沖洗,接 著分別浸泡在去離子水、丙酮、異丙醇容液進行超音波震盪,經氮氣槍吹乾後放入烘箱 確保水氣完全蒸發。在旋轉塗佈PEDOT:PSS (polyethylene dioxythiophene doped with polystyrene sulfonic acid)之前,須先將基板置於臭氧產生機(UV-Ozone)中進行表面處理 15 分鐘,使ITO表面經臭氧反應後,提高ITO功函數和改善表面的親水性,可降低有機 材料的HOMO與陽極間的位障差,也可使PEDOT:PSS較易均勻的附著在ITO表面。表面 經臭氧處理後,導電高分子PEDOT:PSS以轉速 4000r.p.m旋轉徒步成膜後,經 120oC烘烤 60 分鐘即完成。PEDOT:PSS [Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)]

為高分子有機材料[圖 3-2(a)(b)],具有高電洞傳輸能力外,其功函數大概是 5.2eV,如此 可以與有機發光層的HOMO匹配,減少電洞注入的位障[圖 3-3],加上ITO的表面較不平 整,若是直接塗佈上發光層,將會得到較差的薄膜,若事先塗佈上PEDOT:PSS,可幾彌 補表面不平整處,使有機發光層可以平整均勻的塗佈在PEDOT:PSS此電洞傳輸層上。

3- 2 (a) PEDOT:PS 化學結構與組成方式 S

圖3-2(b) PEDOT:PSS能階示意圖

3-3 有機發光層的材料

此元件的發光層所使用的有機材料分別有poly(vinylcarbazole) (PVK)、1,3-bis[(4-tert -butylphenyl)-1,3,4-oxadiazolyl]phenylene(OXD-7)、bis(2-(4,6-difluorephenyl)pyridinato -N,C2) (FIrpic) 、bis(2-(2’-benzo-thienyl)pyridinatoN,C3’)(acetyl-acetonate) [Btp2Ir(acac)]其 化學結構和能階關係如[圖3-3] [圖3-4]。

PVK為常用的高分子磷光主發光體,其化學結構為carbazole的衍生物,具有電洞傳 輸的特性,且可溶性極高,對於溶液製程有相當大的幫助,為了彌補PVK的電子傳輸能 力,所以摻雜電子傳輸材料OXD-7,幫助平衡發光層內電子電洞,進而提升量子效率,

而FIrpic和Btp2Ir(acac)分別為藍色和紅色摻雜物,可以有效的捕捉載子,並且產生重金 屬效應得以釋放出磷光。將此三種材料藉由電子天枰依重量比例混合,經抽真空後,去 除水氣和氧氣。而接下來的元件製程都在氮氣環境下進行,首先將材料溶於氯苯 (chlorobenzene)[圖3-3]中,利用旋轉圖佈將主發光層才材料沉積在PEDOT:PSS上,其厚 度介於200nm上下,接著放置在加熱盤上,作蒸鍍陰極前的加熱(pre-annealing),其條件 為以120oC加熱15分鐘,完成主發光層的薄膜沉積。

PVK OXD-7

FIrpic Btp2Ir(acac) 氯苯(chlorobenzene)

圖3- 3 有機發光層材料

3- 4 有機發光層材料能階

3-4 蒸鍍金屬陰極 率在0.2nm/s左右,直到厚度達到 30nm,而鋁的蒸鍍方式是以控制電流量通過鎢舟加熱 鋁粒產生鋁蒸氣,其鍍率在 0.3nm左右,直到厚度 100nm,隨後須維持真空下冷卻 20 分鐘以上,完成蒸鍍。過去在陽極的選擇方面,許多文獻也利用一些金屬鹽類粉末舉取 代鈣來進行熱蒸鍍,像是Cs2CO3、LiF、CsF等,此舉可使陽極功函數與發光層的LUMO 更匹配,減少電子注入位障,達到提升效率的效果。

受水氧影響而衰退(decay)。發光元件量測方面,利用Keithley 2400做電壓或電流的供應,

1.Supersonic vibrate(超音波震盪器):

清洗基板使用,將基板以去離子水、丙酮、異丙醇浸泡透過超音波震盪去除雜質。

2.UV-Ozone(紫外臭氧機):

利用紫外光照射氧氣分子形成臭氧,以臭氧燃燒去除ITO表面的有機物質。

3.Spin Coater(旋轉塗佈機):

將基板以抽真空方式吸附,將欲旋轉之溶液材料,滴滿基板表面,利用旋轉時產生的離

6.Atomic Force Microscope(AFM) (原子顯微鏡):

本實驗原子顯微鏡構於DI instrument,屬於掃描探針顯微技術的一種,利用微小探,透 過穿隧電流、原子力、磁力、近場電磁波來進行表面偵測,即可得到相位模式和高度模 式表面形貌。

7.Keithley 2400 source-measure unit:

利用Keithley 2400量測元件的J-V曲線,可求得元件的重要參數。

8.PE650:

可以感測元件發出的亮度跟波段,並透過電腦程式控制記錄下來,得到元件在不同電流 下的發光亮度及發光光譜。

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