第四章 實驗設計與結果分析
4.2 實驗一：以 LEC 標準結構探討複合區位置
4.2.1 電激發光頻譜與複合區位置推估結果分析
會隨時間不同而改變的電激發光頻譜，並不能全然歸因於發光層材料 的衰退引起，以發光層較薄的元件(約 100 nm) 證實，當相同以固定 2.5 V 的偏壓驅動 10 小時，量測後會得到穩定無劇烈變化的電激發光頻譜。但以 2.5 V 偏壓驅動 Device I 時，量測後經第 8 分鐘、第 12 分鐘、第 18 分鐘及 第 58 分鐘的電激發光頻譜分別如圖 32 (a)、(b)、(c)及(d)所示，會有劇烈 波峰的位移，此現象為微共振腔結構使然 [37] 。在發光層較厚的元件，如 Device I 的發光層厚達 450 nm，從電激發光頻譜的量測可看到光色在紅光
到近紅外發光的區域變寬了，如圖 32 (b)和(c)所示，甚至出現雙波峰的發 光頻譜，如圖 32 (d)所示，是由於當複合區移動時，相對波區的建設性干 涉的強度被增加了所導致。然而，發光層較薄的元件(約 100 nm)，量測的 電激發光頻譜波峰穩定不會變動，是因為建設性干涉的區域落在錯合物 1 號發光區以外，故即使複合區移動了，量測出的電激發光頻譜也不會有劇 烈的變化。因此，許多相關文獻將類似的釕錯合物作為發光層製成較薄的 LEC 元件(約 100 nm)，在量測操作下，不會看到所得的電激發光頻譜有顯 著變化 [38] [39] [40] 。
將量測出的電激發光頻譜，與利用上一小節所介紹的方程式去調整複
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合區位置(zi)以 Matlab 軟體模擬出的電激發光頻譜，將其結果的強度均一化 後，互相對照做複合區位置匹配的圖可參考圖 32。最初，以 2.5 V 定電壓 驅動元件時，在模擬公式調整 zi值，以推估出複合區距離陰極的位置，最 後實驗結果其複合區位置(zi)較靠近陰極(zi = 100 nm，圖 32 (a))，之後量測 的 1 小時中，漸漸的往主動層中心位置(zi = 250 nm，圖 32 (d))移動，量測 1 小時後，電激發光頻譜趨近穩定不會再變化，複合區位置也固定了。此趨 勢的演變可藉由圖 30 的 Device I 能階圖來闡明，其電洞注入能障(0.42 eV) 遠小於電子注入能障(1.03 eV)，當施加一偏壓，陽極處因為注入能障小，達 到歐姆接觸所需累積的陰離子也較少，比起能障比較高的陰極處，達到歐 姆接觸所需累積的陽離子較多，意即電洞歐姆接觸建立的比電子歐姆接觸 早，因此在電化學摻雜層形成的初期階段，電洞注入效率會比電子好，複 合區會往陰極偏移，當 p 型及 n 型層完全建立，主動層內的載子注入也逐 漸達到平衡，複合區也逐漸推回元件中央，圖 38 為示意圖。驅動 1 小時後，
LEC 元件中的本質層(intrinsic layer)範圍會因 p 型摻雜層及 n 型摻雜層區間 範圍不斷擴延的情況下收縮 [41] ，因此，持續提高的電流增加了電場，本 質層的厚度也逐漸變小，參照圖 31 (a)，載子會在變薄的本質層中複合，因 為穩定的載子注入效率及空間限制，複合區位置固定不變。
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圖 32 Device I 之模擬(實點)和量測(空心點)的電激發光頻譜在以 2.5 V 的 電壓驅動下，第(a)8、(b)12、(c)18 及(d)58 分鐘 之情形。複合區位置(zi)可 藉由匹配模擬和量測的電激發光頻譜來推估。
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