陰極 (Cathode)

陰 極 材 料 的 選 用 通 常 為 低 功 函 數 (work founction) 的 金 屬 或 合金，如鎂、鈣或以鎂/銀 = 10/1 的比例，用共蒸鍍方式製成的鎂銀

用電極材料的功函數見表 1-1^[15]，其對單層導電高分子 PPV 的量子 效率見表 1-2。柯達公司發展出的鎂銀合金(約 10：1 比例，此適當 的陰極材料，其好處是少量的銀可以幫助鎂的沈積(deposition)，

同時延遲鎂的氧化，更有助於降低元件的驅動電壓^[9]。由表 1-1 與 表 1-2 中，Ca、Mg，Al、Au 四種金屬的功函數依次為 Ca ＜ Mg ＜ Al ＜ Au，其在 PPV 為發光層的電激發光元件中做為陰極，其 量子效率依次為 Ca ＞ Mg ＞ Al ＞ Au。因此，選擇功函數較低 的金屬做為元件的陰極可以大幅增加電激發光的量子效率。

大多數的高分子有機發光二極體的螢光光譜(Photoluminescense, PL)與電激發光光譜(Electroluminescence, EL)非常相似，這是因為 兩者放光機制雷同，只是分別藉由光或是電來激發處在基態的電子，

使其形成激子後以輻射的方式由激發狀態衰退回基態而放出來。一個 有機共軛高分子發光元件，其最重要也最直接的評價在於它的亮度及 發光效率，這兩項因素又取決於激子的生成效率及電子和電洞是否能 有效的傳遞結合進而鬆弛放光。

表 1-1 陰極金屬及 ITO 的功函數值

Material Work function（e.V.）

Au 5.1 ITO 4.7

Ag 4.5 Al 4.3 Mg 3.7

Ca 2.9

表 1-2 四種不同的金屬在 PPV 元件中做為傳輸電子的發光效率值

Electron injection electrode

﹙low work function﹚ Efficiency (%)

Ca 0.1 Mg 0.05

Al 0.002 Au 0.00005

以實用的觀點來看，低功函數的金屬雖可達較高量子效率，但 因其活性較高，在空氣中易氧化而導致元件具有可靠度不高的問題。

因此使用較高環境穩定度的金屬，如Al，有其實際應用上的必要性。

若在 Al 陰極和有機層間蒸鍍一極薄的緩衝絕緣層如氟化鋰(lithium fluoride, LiF)、氟化銫(cesium fluoride, CsF)、氟化鈉(sodium fluoride, NaF) 或二氧化矽等，可以有效地增加使用 Al 當陰極的效率^[16]， 主要原因為 Al 與發光層在介面會產生化學反應，而產生較大能障以 阻礙電子注入，因此絕緣層的引入可防止介面的化學反應的發生。但 絕緣層的厚度不可太厚，否則電子的穿隧能力便會相對的受到影響。

1.1.2.3 發光層 ( Emitting layer, EML )

許多的有機材料可以應用為發光層，發光顏色幾乎可包含整個可 見光的範圍。目前所用的有機發光材料分為兩大系統，一是以有機 小分子為主的元件，其所用材料的分子量通常來說小於兩千，其 元件製作方式通常採用真空蒸鍍而成；再者則是以高分子為主的 元件，其分子量約介於數萬至數百萬之間，主要是具螢光性的共軛 高分子，其元件製作方式通常採用旋轉塗佈的方式成膜。材料的

不論是選用哪一種材料作為發光層，皆須符合以下兩點要素：