Blue Host - MADN
2.3 淺藍光 OLED 系統開發
2.3.3 淺藍光 OLED 性質探討
為探討DSA-Ph 和 MADN 之間能量轉移機制，將 DSA-Ph 以 1、3、5%
之摻雜濃度比例於MADN 中，以真空蒸鍍方式製備 400 Å 之固態薄膜，以 MADN 之最大吸收波長 390 nm 為激發光源進行光激發螢光性質量測，如圖 2-17 所示。當 1% DSA-Ph 摻雜於 MADN 時，薄膜有最大之螢光強度，雖 然在短波長 420 nm 位置仍有少許 MADN 放光，但足以顯示 DSA-Ph 和 MADN 間有非常高效率之 Förster energy transfer 能量轉移機制，此可歸因於 DSA-Ph 之吸收圖譜與 MADN 之放射圖譜有良好的重疊性，如圖 2-16 所 示。另外，將 3% DSA-Ph 摻雜於 MADN 之固態薄膜光激發圖譜與元件之 電激發圖譜做疊圖，如圖2-18 所示，可以發現兩者之光譜波形圖幾乎是重 疊且為DSA-Ph 之放射圖譜，其表示在電激發下 DSA-Ph 與 MADN 間仍是 經由Förster energy transfer 能量轉移為主要之發光機制。
圖 2-17、DSA-Ph@MADN 之固態薄膜量測
圖2-18、DSA-Ph@MADN 之固態薄膜與元件放射譜圖
400 450 500 550 600
0 1x105 2x105 3x105 4x105
Intensity (a.u.)
Wavelength (nm)
v% DSA-Ph@MADN 0%
1%
3%
5%
400 450 500 550 600 650
0 1
Intensity (a.u.)
Wavelength (nm)
DSA-Ph doped (EL) DSA-Ph doped (PL)
圖2-19 為不同 DSA-Ph 摻雜濃度元件之發光效率對電流密度(cd/A-J)作 圖，當3% DSA-Ph 摻雜於 MADN 時從低電流密度(10 mA/cm2)至高電流密 度(450 mA/cm2)，其發光效率呈一水平直線，表示 DSA-Ph 和 MADN 之主-客 發 光 系 統 不 會 因 操 作 電 流 密 度 改 變 而 產 生 所 謂 的 current induced quenching 之消光機制，此現象可歸因於 DSA-Ph 之良好電洞傳導性和 MADN 之良好電子傳導性，提供發光層中一高度平衡之電子、電洞再結合
Current density (mA/cm2)
Undoped MADN 3% DSA-Ph 5%
推測出當 5% DSA-Ph 摻雜 MADN 時，在低電流密度操作下發光效率大幅 下降並非因高摻雜濃度所產生的亮度驟熄現象，而是在低與高操作電流密 度時有著不同的發光機制。在低電流密度操作時，元件放光主要來自電子、
電洞在DSA-Ph 分子上進行再結合，造成自身載子捕捉(carrier trapping)之放 光機制[30]；而在高電流密度操作下，元件之發光機制則是除了 DSA-Ph 自 身載子捕捉外，且伴隨著DSA-Ph 和 MADN 間 Förster energy transfer 能量 轉移機制。
然而，要產生DSA-Ph 自身載子捕捉之發光機制，首要條件需電洞或電 子其中之一能夠被DSA-Ph 分子捕捉。從不同 DSA-Ph 摻雜濃度元件之電流 密度與操作電壓(J-V)作圖，如圖 2-20 所示，元件之起始電壓(當元件電流密 度達1 mA/cm2時)隨 DSA-Ph 摻雜濃度 0、1、3 和 5% 分別為 4.4、4.3、4.0 和3.0 V，可以發現隨著 DSA-Ph 摻雜濃度增加，元件之起始電壓有明顯下 降的趨勢。此歸因於DSA-Ph 本身具有良好電洞傳輸能力(~10-3 cm2/V s)[14]， 且由DSA-Ph@MADN 之元件能階圖顯示，可以發現 DSA-Ph 之 HOMO 能 階(5.4 eV)剛好介於電洞傳輸層 NPB(5.3 eV)與發光層 MADN(5.5 eV)間，如 圖2-21 所示，如此元件中電洞傳遞由電洞傳輸層 NPB 至發光層 MADN 時，
能透過 DSA-Ph 提供一具有較低能障之電洞注入路徑，相較於電洞直接從 NPB 注入至 MADN 內。因此，隨著元件中 DSA-Ph 摻雜濃度的增加，提高 電洞經由DSA-Ph 傳輸機率進而造成操作電壓有下降的趨勢。此現象也可佐 證當5% DSA-Ph 摻雜時，在低電流密度下元件發光機制以 DSA-Ph 自身載 子捕捉機制的可能性。
圖2-20、DSA-Ph@MADN 之 J-V 作圖
圖2-21、DSA-Ph@MADN 之元件能階圖
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1 10 100
Current density (mA/cm2 )
Voltage (V)
undoped MADN 1% DSA-Ph doped