電化學性質分析

有機發光材料的氧化還原性質和材料得到電子或失去電子後的穩定 性有關，本研究利用循環伏安儀 (Cyclic Voltammetry)測量螢光分子的氧 化電位，再配合紫外光/可見光吸收光譜之分析，可換算出材料的 HOMO 及 LUMO。HOMO 及 LUMO 關係著電子和電洞注入元件的能力，因此 在製作元件前，可由 HOMO 及 LUMO 畫出能階圖，藉以預測電子電洞 再結合的區域。

進行測量時，本研究以碳電極為工作電極(Working Electrode)、白金

絲 作 為 輔 助 電 極(Counter Electrode) 、 Ag/AgCl 電 極 作 為 參 考 電 極 (Reference Electrode)，電解質則是使用四丁基六氟化氮磷。先配製含 0.1M 電解質和10^-3M 待測物之二氯甲烷溶液 10 毫升，將三根電極清洗乾淨後 和配置好的待測溶液放入樣品瓶中，施加直流電，即可開始測量。為了 利用內差法計算出發光材料的實際HOMO 值，還須測量二茂鐵之氧化電 位，以進行計算發光材料 HOMO 的實際值。所得氧化電位圖譜如下(圖 5.10~圖 5.16)：

圖5.10 吡咯螢光分子 2na-amine 在二氯甲烷 10^-3M 濃度下之循環電位

圖5.11 吡咯螢光分子 phenyl-DMF 在二氯甲烷 10^-3M 濃度下之循環電位

圖5.12 吡咯螢光分子 2na-DMF 在二氯甲烷 10^-3M 濃度下之循環電位

圖5.13 吡咯螢光分子 2na-pyrene 在二氯甲烷 10^-3M 濃度下之循環電位

圖5.14 吡咯螢光分子 2na-naphthalene 在二氯甲烷 10^-3M 濃度下之循環電 位

圖5.15 吡咯螢光分子 2na-DPF 在二氯甲烷 10^-3M 濃度下之循環電位

圖 5.16 吡咯螢光分子 2na-spiro 在二氯甲烷 10^-3M 濃度下之循環電位 由以上圖示結果可知，所得之氧化峰具有與其相對之逆氧化峰，表示

本 研 究 所 合 成 的 螢 光 分 子 ；2na-amine 、 phenyl-DMF 、 2na-DMF 、 LUMO=HOMO-E_gap

其中 E gap 係使用所測得的紫外光/可見光吸收光譜邊緣吸收的能隙 (Energy Gap)值，但其紫外光/可見光吸收光譜邊緣均出現小拖尾，故大略 取其切線值代入以下公式求得能隙值：

E＝hν＝hc/λ＝1240/λ (eV)

h(普朗克常數)=6.626×10^-34 J．sec , c(光速)=3×10¹⁷ nm/sec , 1eV＝1.602×10^-19 J

所得結果整理如表格5.6：

在CV 的氧化還原電位上，除了 2na-amine 之外其餘六個螢光分子均 具有 1.01~1.05eV 左右的氧化峰，所以此氧化峰代表吡啶分子的氧化過 程，而2na-amine 所具有的兩個氧化峰，由先前本實驗室發表的文獻數據 可得知，2na-amine 第一階段的氧化(0.71eV)係芳香胺的氧化過程，第二 階段的氧化(0.85eV)則代表吡啶分子的氧化過程，而吡啶分子的氧化會降 低的原因，則是因為導入芳香胺的關係。

由表格 5.5 可發現，除了螢光分子 2na-amine 其 HOMO 值為 5.04，

其餘六個螢光分子的 HOMO 值均介於 5.34eV~5.38eV 之間，此現象和 2007 年本實驗室所發表的成果^[38]相符合，當分子結構導入芳香胺化合物 時，其HOMO 值會有效的降低，而所有螢光分子均具有相類似傳遞電洞 能力。而對 LUMO 來說，除了螢光分子 2na-amine，當其它螢光分子的 共振長度變長時，LUMO 值也跟著變大，而螢光分子 2na-amine 則因為 分子結構導入芳香胺化合物，大幅度的降低LUMO 值。所以結果顯示導

入芳香胺可以有效的降低 HOMO 及 LUMO 值，而其他類型螢光分子的 HOMO 則不因為導入的結構不同而有所變化，但 LUMO 則會因為導入的 結構共振長度變長而增加。

在能隙(Energy Gap)的探討上，除了 2na-amine 之外的其餘六個螢光 分子則會因為導入取代基的共振長度變化而有所改變，當共振長度變短 時其能隙也跟隨著加大，反之則減小，所有螢光分子中，2na-naphthalene 其能隙最大，使電子由基態躍遷到激發態時所需要的能量最多，這也是 致使 2na-naphthalene 具有較低量子螢光效率的次要原因，而主要原因還 是由於先前所提，2na-naphthalene 導入的取代基其本身不具有螢光現象 所造成；但是螢光分子2na-amine 則由於導入芳香胺的影響，致使 HOMO 及LUMO 均下降的情形，所以在能隙上沒有造成太大的影響。