第四章 噻吩提升三苯胺衍生物電致變色元件性能
4.2.2 表面形貌
利用 FE-SEM 可判斷出奈米二氧化鈦多孔性電極確實為多孔性形貌(圖 4-11)。
並且也可判斷利用電聚合後的 PHTPA、PTPAR1、P(HTPA-co-TPAR1)、PEDOT、
P(HTPA-co-EDOT)和 P(TPAR1-co-EDOT)的表面形貌(圖 4-12〜17)，確實可知道 (1)奈米二氧化鈦電極的奈米二氧化鈦確實為多孔性材料 (2)多孔性奈米二氧化 鈦可幫助三苯胺與噻吩衍生物的電聚合，因為奈米二氧化鈦多孔性電極的比表面 積大，而使三苯胺與噻吩衍生物較容易且均勻的電聚合於奈米二氧化鈦多孔性電 極表面上並且因為比表面積較大而能使電荷傳遞較快，讓電致色變元件呈現較快 的應答時間。
圖 4-11. 奈米二氧化鈦多孔性電極 FE-SEM 圖。
圖 4-12. PHTPA 電聚合於奈米二氧化鈦多孔性電極 FE-SEM 圖。
圖 4-13. PTPAR1 電聚合於奈米二氧化鈦多孔性電極 FE-SEM 圖。
94
圖 4-14. P(HTPAco-TPAR1)電聚合於奈米二氧化鈦多孔性電極 FE-SEM 圖。
圖 4-15. PEDOT 電聚合於奈米二氧化鈦多孔性電極 FE-SEM 圖。
圖 4-16. P(HTPA-co-EDOT)電聚合於奈米二氧化鈦多孔性電極 FE-SEM 圖。
圖 4-17. P(TPAR1-co-EDOT)電聚合於奈米二氧化鈦多孔性電極 FE-SEM 圖。
96
4.2.3.三苯胺與噻吩衍生物電聚合薄膜光學性質
4.2.3.1. 三苯胺與噻吩衍生物電聚合薄膜光電子能譜分析儀分析
把利用循環伏安法電聚合後的三苯胺與噻吩衍生物電聚合薄膜於多孔性二 氧化鈦電極，利用 acetonitrile 清洗殘留的單體，然後在真空中乾燥 24 小時，確 定高分子膜不含溶劑及水分，以便進行 HOMO 量測，如圖 4-18〜23 為三苯胺與 噻吩衍生物電聚合薄膜於多孔性二氧化鈦電極後，使用光電子能譜分析儀分析各 個高分子薄膜的 HOMO 值。
圖 4-18. 利用 PESA 量測 PHTPA 薄膜 HOMO 值。
圖 4-19. 利用 PESA 量測 PTPAR1 薄膜 HOMO 值。
98
圖 4-21. 利用 PESA 量測 PEDOT 薄膜 HOMO 值。
圖 4-22. 利用 PESA 量測 P(HTPA-co-EDOT)薄膜 HOMO 值。
圖 4-23. 利用 PESA 量測 P(TPAR1-co-EDOT)薄膜 HOMO 值。
4.2.3.2.三苯胺與噻吩衍生物電聚合薄膜紫外光/可見光(UV-Vis)光譜分析
圖 4-24(a) 為本實驗電聚合的三苯胺衍生物電聚合薄膜之吸收光譜圖，藉由 吸收光來激發基態電子，使用 UV-Vis 的儀器來作量測。由三苯胺衍生物吸收光 譜圖可發現在 PTPAR1 薄膜、P(HTPA-co-TPAR1)的最大吸收峰在 300nm，其次 為 440nm 產生較弱的吸收峰，但 PHTPA 薄膜只有 300nm 吸收峰。以 PTPAR1 為例，300nm 所產生的吸收峰為苯環上 π-π*的電子轉移，在 440nm 產生的吸收 峰為 TPA 電子提供者(donor)與 Rhodanine-3-acetic acid(acceptor)之間分子內電荷 轉移。但 TPAR1 和 HTPA 共聚合後產生的 P(HTPA-co-TPAR1)薄膜因為 HTPA 醚 鍵也是外加的電子提供者(donor)，導致分子間內電荷轉移能力減小。並在 PHTPA 薄膜，因為醚鍵和 TPA 皆為電子提供者，導致在 440nm 無吸收峰。
100
膜可使 P(HTPA-co-EDOT)與 P(TPAR1-co-EDOT)薄膜的吸收峰產生紅位移現象，
提高了分子間的交互作用，並增加其共軛程度，使電子較容易傳送 [32]。
並且在圖 4-24，25(b)，我們利用 E = 1240.824 /λ 公式，並將 E 作為 X 軸，
作圖後再對每種染料做切線與 X 軸相交，而可以得到各三苯胺與噻吩衍生物電 聚合薄膜的能隙 Eg。
(a)
(b)
102
(a)
(b)
圖 4-25. 三苯胺與噻吩衍生物電聚合薄膜(a)吸收光譜；(b)能隙圖。
4.2.3.3.三苯胺與噻吩衍生物電聚合薄膜 HOMO/Eg/LUMO
利用光電子能譜分析(PESA)量測三苯胺與噻吩衍生物電聚合薄膜的 HOMO 值，並且以 UV-Vis 光譜量測的吸收光譜圖轉換後，得到各薄膜的 Eg和 LUMO 值。可判斷加入 EDOT 於三苯胺衍生物電聚合薄膜後，是否可提高其電子轉移 率。
並 由 表 4-1. 可 確 定 EDOT 加 入 三 苯 胺 衍 生 物 電 聚 合 薄 膜 後 ， 可 降 低 P(HTPA-co-EDOT)薄膜和 P(TPAR1-co-EDOT)薄膜的能隙，並且可提高其電子遷 移率。
表 4-1.三苯胺與噻吩衍生物電聚合薄膜的 HOMO/Eg/LUMO。