第三章 結果與討論
3.7 高分子 MEH-PPV 摻混 CdSe/ZnS 量子點光學性質和
3.7.1 CdSe/ZnS 量子點紫外可見光吸收與螢光發光光譜
此處所使用的 CdSe/ZnS 合成方法與第二章相似，Fig. 3-18 為其吸收 與螢光光譜，吸收峰與放射峰的位置分別為 510 nm 和 526 nm，是一個綠 光的發光材料。
450 500 550 600
UV PL
Int ens it y ( a. u .)
Wavelength (nm)
Fig. 3-18. UV-Vis absorption and PL emission spectra of CdSe/ZnS.
3.7.2 MEH-PPV 高分子摻混 CdSe/ZnS 量子點紫外可見光吸收與 螢光發光光譜
Fig. 3-19 為 MEH-PPV 高分子和 CdSe/ZnS 量子點的吸收與螢光光 譜。MEH-PPV 高分子的吸收峰在 500 nm，這是屬於 π–π*的主鏈吸收，而 放射峰的位置在 585 nm。Fig. 3-20 則表示 MEH-PPV 高分子摻混 CdSe/ZnS 量子點的吸收與螢光光譜，在吸收光譜圖中，摻混 CdSe/ZnS 量子點導致 吸收強度的下降和吸收光譜位置稍微的紅位移，這些結果反映出 CdSe/
ZnS 量子點在吸收光譜中的貢獻，吸收強度的下降則是因為 CdSe/ ZnS 量
子點的吸收係數遠比高分子來的低。至於在螢光光譜圖中，所有的光譜顯 示主要的放射都來自於 MEH-PPV 高分子，CdSe/ ZnS 量子點的發光幾乎 無法觀察到，這與本次實驗中摻混的濃度很低有關 。此外，高分子發光的 焠滅效應並未被觀察到，說明 MEH-PPV 高分子與 CdSe/ ZnS 量子點之間 並無電荷轉移，這樣的電荷轉移常常在 CdSe/ ZnS 量子點添加濃度很高時 發生[58,59]，進一步導致高分子發光強度的下降。另一方面，摻混 CdSe/
ZnS 量子點的發光光譜強度有些微的提升，可能與 CdSe/ ZnS 量子點的放 射光譜和 MEH-PPV 高分子吸收光譜部份重疊而發生能量轉移有關。
400 450 500 550 600 650 700
UV of QD PL of QD PL of MEH-PPV UV of MEH-PPV
Inte nsity (a.u .)
Wavelength (nm)
Fig. 3-19. UV-Vis absorption and PL emission spectra of MEH-PPV and CdSe /ZnS.
400 450 500 550 600 650 700 MEH-PPV
MEH-PPV+0.4%gQD MEH-PPV+0.2%gQD MEH-PPV
MEH-PPV+0.2%gQD MEH-PPV+0.4%gQD
Inte n s ity (a.u.)
Wavelength (nm)
Fig. 3-20. UV-Vis absorption and PL emission spectra of MEH-PPV + CdSe / ZnS composites in film state.
3.7.3 MEH-PPV 高分子摻混 CdSe/ZnS 量子點穿透式電子顯微鏡
Fig. 3-21 (a)和 (b)分別為 CdSe/ZnS 量子點和 MEH-PPV+CdSe/ZnS 的 掃描式電子顯微鏡圖 (SEM)，由兩個圖中發現表面的特性並無太大的差異 性。而 Fig. 3-21 (c)和 (d)則分別為穿透式電子顯微鏡圖 (TEM)。由兩個圖 中發現，CdSe/ZnS 量子點的大小約為 4 ~ 5 nm 左右。但是在 MEH-PPV + CdSe/ZnS 的系統中，由於高分子膜的影響，所以使得影像較為不清楚。
( a )
( b )
Fig. 3-21. SEM images of (a) CdSe/ZnS and (b) MEH-PPV+ CdSe /ZnS.
( c )
( d )
Fig. 3-21. TEM images of (c) CdSe/ZnS and (d) MEH-PPV+ CdSe /ZnS.
3.7.4 元件光電性質的量測
為了研究CdSe/ZnS量子點在元件上的影響，我們製作了雙層元件，其 結構如下：ITO/PEDOT/MEH-PPV+(CdSe/ZnS)/Al，元件的EL圖如Fig. 3-22 所示，我們可以觀察到所有元件的發光都是以MEH-PPV高分子為主，並沒 有發現到量子點的發光。Fig. 3-23，3-24 和 3-25 分別表示電流密度,亮度, 和效率相對於電壓的曲線，在電流密度的曲線中，隨著量子點添加的濃度 增加，可以發現有明顯的下降趨勢，這樣的結果和前面結果相似，我們認 為 這 是 因 為 部 份 的 量 子 點 和MEH-PPV 高 分 子 產 生 相 分 離 ， 然 後 由 於 CdSe/ZnS量子點的LUMO和HOMO能階較低，造成MEH-PPV高分子層和 這些CdSe/ZnS量子點之間的能障差很大，其相對應的能階圖於Fig. 3-26 所 示，因此這樣的能障差可以限制更多的電子和電洞在這兩層之間，隨著量 子點濃度的增加，可以預期這樣聚集的小區域更多，也因此導致電流的下 降，這樣的效應進一步可以增加電子和電洞再結合的機會，進而提高元件 發光的強度。所有元件的數據表現整理並列於Table 3-5。MEH-PPV高分子 元件的發光強度藉由摻混CdSe/ZnS量子點可以從 65 cd/m2提升到 180 cd/m2，效率則從0.005 cd/A提升至 0.03 cd/A。
500 550 600 650 700 750
Fig. 3-22. EL spectra of MEH-PPV and MEH-PPV+CdSe/ZnS composites devices.
C ur ren t de n s it y ( m A /c m
2)
Voltage (V)
Fig. 3-23. Current density-voltage curves of MEH-PPV and MEH-PPV+ CdSe /ZnS composites devices.
0
Fig. 3-24. Luminance-voltage curves of MEH-PPV and MEH-PPV+CdSe/ZnS composites devices.
Fig. 3.25. Yield-voltage curves of MEH-PPV and MEH-PPV+CdSe/ZnS composites devices
Table. 3-5. The devices performances for MEH-PPV and MEH-PPV+CdSe/ZnS composites
Active layer Turn-on voltage (V)
Max. efficiency (cd/A)
Max. brightness (cd/m2)
Fig. 3-26. Energy level diagram of device structure ITO/PEDOT/ MEH-PPV + (CdSe/ZnS)/Al