3-1 元件製作流程
在實驗所需的溶液完成配置後，製作元件的大致流程如下：
ITO 基板蝕刻ÆITO 清洗ÆPEDOT：PSS 成膜Æ電洞傳輸層成膜Æ旋轉潤濕電洞傳輸層 Æ主動層成膜Æ電子傳輸層成膜Æ陰極蒸鍍Æ元件封裝與量測
下面將詳細介紹各部分製程。
3-1-1 ITO 基板蝕刻
ITO 為透明電極，一般是以玻璃為基板而 ITO 鍍在其上，本實驗的 ITO 基板的 來源為勝華科技提供。ITO 基板蝕刻是為了將主動區的畫素(pixel)電極定義出來，
圖為光學微影所利用的Shadow Mask，可以形成 2mm x 2mm 的主動層區域。以 下將介紹詳細步驟。
(1) ITO 基板清洗
I. 以丙酮(Acetone)超音波震盪 10 分鐘，而後以 DI water 沖洗乾淨。
II. 以 IPA 超音波震盪 10 分鐘，而後以 DI water 沖洗乾淨。
III. 以氮氣吹乾基板表面，置於 190℃的 hot plate 熱板上(ITO 朝上)。
IV. 貼上負光阻後將其擺置 Shadow Mask 定義主動區域，以 UV 光曝光 62sec。
(2) 顯影
顯影液為(50mg/1000mL water)的碳酸鉀(K2CO3)水溶液中，顯影時間為 90~120 秒。顯影後利用 DI water 沖洗乾淨，用無塵紙將表面擦拭乾淨以防 止殘留顯影液附著在ITO 表面。
(3) 蝕刻
I. 隔水加熱HCl 溶液至 50~60℃，蝕刻時間為 50~60sec，蝕刻後用 DI water 沖洗乾淨。
II. 調配 5%的 NaOH 水溶液，將 ITO 片置於 NaOH 水溶液中可去除光阻。
III. 去除光阻後的 ITO 基板利用 DI water 沖洗乾淨，而用氮氣吹乾即可完 成。
圖3-1 圖樣化之 ITO 基板示意圖 3-1-2 ITO 清洗
(1) 以中性洗劑將 ITO 基板超音波震盪 15 分鐘，可去除表面附著之髒汙，而後 用DI water 清洗乾淨。
(2) 以牙刷輕刷 ITO 玻璃表面，同時以 DI water 沖洗，以去除較大的粒子，而後 用DI water 沖洗乾淨
(3) 將沖洗後的 ITO 玻璃用氮氣槍吹亁，而後將其放在 120℃地 hotplate 上面 將 殘餘水份烤亁。
(4) 以 UV-Ozone 將 ITO 基板表面作用 20 分鐘，增加 ITO 表面之親水性，有利 於電洞注入材料PEDOT：PSS 成膜。
3-1-3 PEDOT：PSS 成膜
本實驗所用PEDOT：PSS(AI4083)，以0.2um 之 filter 過濾，而後利用旋轉塗佈 的成膜條件為2000rpm，30 秒，成膜後以丙酮拭去周圍，只留下主動層區域，
以200℃加熱 15 分鐘，以去除水氣，成膜厚度約為 40nm~45nm。
ITO
圖3-2 在圖樣化 ITO 上塗佈 PEDOT:PSS 示意圖 3-1-4 主動區有機層成膜
所有溶液以及發光層材料與電子傳輸層材料皆為前一日先配置好，根據實驗需要 成膜，利用本實驗室之前發表於APL的刮刀技術[10]配合不同轉速可形成不同厚 度的有機層(細節於之後材料介紹說明)。成膜後，同樣置於各種不同的環境下加 熱，以去除溶劑。
圖3-3 在 PEDOT:PSS 上塗佈有機層示意圖
3-1-5 刮刀成膜技術(Blade coating)簡介
本實驗所用的刮刀有分不同的gap 寬度，依據所需要的成膜厚度來做選擇刮刀的 寬度，透過刮刀進行塗抹，把溶液帶到欲成膜的位置，為了防止上層欲成膜的溶 液溶解掉下層的亁膜，因此在周遭架設了熱裝置，讓上層溶液迅速成膜，裡面的 有機溶劑在最短時間內揮發，把影響降到最低，防止互溶問題發生，利用此技術 便可製作出多層結構的元件。
ITO PEDOT:PSS
EML
ITO PEDOT:PSS Spin-rinsed TFB
ETL
圖3-4 刮刀搭配加熱裝置示意圖與測試防互溶後的結果 3-1-6 陰極蒸鍍
將成膜後的樣品置於蒸鍍電極的Shadow Mask 上，置入蒸鍍機中抽真空至 1×10-6Torr 的情形下，先蒸镀 1nm 的 LiF 或 2nm 的 CsF，再蒸鍍 100nm 的鋁電 極。蒸鍍的鍍率為：0.1A/sec 鍍率鍍 LiF，0.2A/sec 鍍率鍍 CsF，5A/sec 鍍率镀 Al。
圖3-5 蒸鍍金屬電極後之示意圖
3-2 元件的封裝與量測
3-2-1 封裝
在手套箱中以UV 膠將 2cm x 2cm 的子玻璃蓋在樣品上，以紫外線照射 UV 膠五 分鐘使其產生聚合反應，封裝完後可隔絕大氣中的水氧進入元件中。
3-2-2 量測
(1) EL 光譜的量測
將樣品置於Photo-Research PR-650 物鏡之焦點上，並提供樣品一個正 偏壓使其發光，所發出來的光由PR-650 以光譜的形式紀錄下來。
(1) 電流-電壓特性的量測
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) 亮度的量測
亮度為人眼睛所能感受光的強度；利用Photo-Research PR-650 來量測 此元件發光的亮度，單位為cd/m2 ( nits )。
圖3-6 量測設備圖。
3-3 材料介紹
這節列出實驗將會用到的各種材料，包含基本的資料與分子結構。
電洞注入材料:
PEDOT: PSS：Poly-(3, 4–ethylenedioxythiophene): poly-(styrenesulfonate) 說明：一種導電高分子，同時具有高導電度與高透光性。對於電洞的注入有顯著 的幫助，在PLED 中已廣為使用。
電洞傳輸材料:
TFB： poly (9, 9’-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl) diphenylamine) 型號：ADS259BE
說明：具有大於3eV的能隙能量，並且因為它的低游離能以及高電洞遷移率，非 常適合用作電洞傳輸層。發光效率不好。在本實驗中溶液調配為1wt％溶於toluene，
以4000rpm，30sec，用刮刀塗佈在PEDOT:PSS上，真空中加熱180ْC，40分鐘後 再以toluene旋轉潤濕洗掉剩厚度約10nm溶不掉的膜，而後再塗佈上主動層。
TPD： N,N'-Bis(3-methylphenyl)- N,N'- bis(phenyl)-benzidine TFB
說明
eensland Un
用的電洞傳 niversity 的
傳輸材料，具
endrimer 材 所提供。
電子
diazole 與激子限制
來幫助主動
nzimidazol 值(2.7eV)與 來當作電子
,4-triazole 6eV，HOMO
BPh
ionization a mperature)為
throline 子傳輸材料
borane ron affinity)
s m2
，且Tg (
光的25％大幅 一直是當前
為3.0eV，HO
)值為 3.32e (glass transi
幅提升到1
的議題之一，朝多層結構的方向來提升效率一直是PLED 努力的目標之一，這一 年多的實驗結果下來，初步統整了這一路的實驗流程。
RGB 三色光中，以綠光可達到最高的效益，其原因在於波長所涵蓋的區域 為人眼視感度最高的區域，因此以高效率綠光磷光為基礎，因此以Ir(mppy)3綠 光單層開始，在電激發磷光材料的研究方面，目前幾乎都使用主客體發光系統來 得到高效益結構。主客發光體系統即為在主發光體材料中參雜客發光體，由能量 較大的主發光體材料傳遞能量給客發光體來發光，在此實驗便採用PLED 最常用 的PVK 作為主發光體，因為它的能隙較大(3.6eV)，而且本身發光效益不佳，且 其分子量很高(1,100,000)，可形成良好薄膜特性因此為一良好主發光體材料，本 實驗以PVK 為主發光體參雜客發光體 Ir(mppy)3及其他TPD、PBD 等載子傳輸 材料的混和溶液作為發光層材料。再根據Friend 團隊在 2005 年發展的旋轉潤濕 技術製作超薄的介面高分子膜，如圖3-7。其製作方法便是將旋轉塗佈的第一層 薄膜用原來的溶劑去洗掉它，剩下的約10nm 的薄膜為結構穩定的分子結構，再 旋轉下一層薄膜後便不必擔心其互溶的問題。因此Choulis 在同一年發表了以 TFB 旋轉潤濕的方法[12]在甩上 Ir(mppy)3為客發光體的LEP 薄膜，如圖 3-8。
其效益最高可達到~50cd/A，因此本實驗採取此結構為基準延伸所有實驗。
而後接下來的目標，就是全溶液製程透過刮刀技術製作多層結構的元件，在 主動層之後多一層電子傳輸層，測試一般常用於OLED 的小分子電子傳輸材料 適用於溶液製程的可行性，首先要做材料的溶解度測試，測試這些材料會溶於哪 些有機溶劑，挑出合適的溶劑，由於製作多層結構不能忽視互溶的問題的存在，
因此溶劑的溶解性強弱顯得格外的重要，把對上一層互溶的影響降到最低，找出 既可溶解電子傳輸材料又對主動層影響最低的溶劑，是本次實驗一開始的首要目 標，在經歷過一些測試之後，最後發現醇類溶劑是不錯的選擇，詳細的細節與實 驗結果會在下一章做說明。
圖3-7 以旋轉潤濕技術製作多層元件測試後結果
圖3-8 以旋轉潤濕技術達成高效率綠光元件結構圖