熱穩定性質分析

發光材料的熱穩定性會影響元件之效率及使用壽命，若熱穩定性不 佳，受熱時可能會造成分子堆疊狀態改變或分解，以至於降低元件的發 光效率。此外，元件在運作時會產生熱能使得元件溫度上升，玻璃轉移 溫度(Glass Transtion Temperature, T_g)較低的材料，其分子易結晶的現象會 導致，結晶結構對元件的介電破壞影響元件的生命週期。T_g 是指從穩定 的非晶相玻璃態轉換為黏稠橡膠態時的溫度，因此材料的 T_g越高其熱穩

定性越好。

為了瞭解材料的熱穩定性，本研究以熱分析儀熱分析儀 (Thermo-gravimetry Analyzer, TGA)測得熱烈解溫度(Td)，並用示差掃描卡計儀 (Differential Scanning Calorimetry, DSC)測得玻璃轉移溫度(Tg)及融化溫 度(Tm)。所得 DSC 圖譜如下(圖 5.17~圖 5.24)：

圖5.17 吡咯螢光分子熔化溫度 DSC 圖示

根據圖5.17 及 DSC 所顯示的數據可得到，每一個螢光分子在熔化時 所放出的熱量，分別為2na-pyrene；20 kJ/mol、2na-naphthalene；18 kJ/mol、

phenyl-DMF；15.5 kJ/mol、2na-amine；10.8 kJ/mol。2na-pyrene 在空間排 列上最為緊密，所以在熔化時需要最多的能量，其次是2na-naphthalene、

phenyl-DMF、2na-amine，其結果顯示與預期中分子的堆疊方式相符合。

圖5.18 吡咯螢光分子 2na-amine 之第二次 DSC 升溫圖

圖 5.19 吡咯螢光分子 phenyl-DMF 之第二次 DSC 升溫圖

圖5.20 吡咯螢光分子 2na-DMF 之第二次 DSC 升溫圖

圖5.21 吡咯螢光分子 2na-pyrene 之第二次 DSC 升溫圖

圖5.22 吡咯螢光分子 2na-naphthalene 之第二次 DSC 升溫圖

圖5.23 吡咯螢光分子 2na-DPF 之第二次 DSC 升溫圖

圖 5.24 吡咯螢光分子 2na-spiro 之第二次 DSC 升溫圖

使用 TGA 時，以 10℃/min 的速度在氮氣條件下從 30℃升溫到 300

℃，停留 10 分鐘後，再降回 30℃，然後再從 30℃升溫到 800℃；而測 DSC 時，在一般空氣條件底下，從 25℃以 10℃/min 升溫到 350℃，停留 5 分鐘後，再降回 25℃，如此重複三次，所得結果整理於表格 5.7。

本研究在測量DSC 時，除了螢光分子 2na-DMF、2na-spiro 及 2-DPF 在第一次測量時沒有出現熔化溫度，其餘四個螢光分子均有熔化溫度(圖 5.17)，但在重複升溫降溫之後，均只出現玻璃轉移溫度(圖 5.18~圖 5.24)，

代表分子在結構中的排列，在降溫過程中會傾向非晶相的排列方式，此 一結果表示此系列光電材料在熱穩定性上十分優良，而且由數據可知螢 光分子結構的立體效應確實會影響玻璃轉移溫度的高低，隨著空間上立 體效應的增大，玻璃轉移溫度也隨著上升，代表熱穩定性越佳。在結構 的剛硬性及分子量多寡也會影響分子的熱穩定性，而 2na-naphthalene 其 結構剛硬性及分子量均為最小，所以表現出來的熱穩定性最差，2na-spiro 則具有最佳的熱穩定性。

而螢光分子 2na-amine 和相較於 2007 年本實驗室發表的成果中 NPANPy 分子，其玻璃轉移溫度也由 118℃上升至 137℃，此一現象推測 為 在 空 間 上 的 排 列 不 同 所 造 成 的 因 素 ， 本 研 究 所 合 成 之 螢 光 分 子

表格5.6 中，螢光分子 phenyl-DMF 其立體效應及結構剛硬性最小，所以 2na-amine、phenyl-DMF、2na-DMF、2na-DPF 在 260nm 激發波長下所出 現的螢光強度，均小於以最大波長吸收進行激發所得到的螢光強度。所