2-3 結論

本章節中根據導納量測理論與有機材料高阻抗的特性我們提出了雙異質介 面有機元件的導納等效電路模型，並且將其應用在不同厚度下的 ITO/NPB(x nm)/

Alq3 (100 nm)/Al 與 ITO/MADN(x nm)/ Alq3 (100 nm)/Al 元件的分析中。從一系列 實驗的結果中可以驗證所提出的模型可以應用在高阻抗的有機材料中，但因為有 機元件中的串聯電阻會影響導納的分析，如有機材料與金屬介面位障過大或是有 機材料本身的阻值太高將無法順利的利用導納頻譜來分析材料特性。導納中的電 容-頻率量測對於有機材料可以準確的得到元件幾何結構上所對應的厚度與介電 常數，這對於製程上的膜厚校驗提供一種很快速又精確的方法。而在導納量測中 同時又可以得到有機材料的 RC 時間響應，並由變溫的實驗可以得到其相對應的 活化能，接著再藉由半導體理論公式就可以進而得到材料的相關重要的物理參 數。

在不同厚度的 NPB 與 MADN 實驗中，薄膜的品質與成長厚度是成正比的，

隨著成長的厚度增加，NPB 與 MADN 的活化能與電阻率皆變小並且會趨於飽 和，這表示有機薄膜的特性隨著厚度的增加而變好並且趨於穩定。這現象可以歸 因於因 ITO 與有機材料介面的材料不匹配性所造成的缺陷對於薄膜特性上的影 響隨著厚度的增加而變小所造成，這結論與文獻中所發表的相關研究結論是一致 的。而在相同厚度且沒有摻雜下 NPB 的阻值或是活化能都來的比 MADN 好，這 表示在沒有摻雜的狀態下 NPB 可能比 MADN 更適合當作有機發光元件中的電洞 傳輸層。在實際的 ITO/CFx/HTM (60 nm)/ Alq3: 1% C545T (37.5 nm)/Alq3 (37.5 nm)/LiF (1 nm)/Al (150 nm)發光元件上可以發現，使用 MADN 的元件在驅動電壓 上的表現確實比使用 NPB 來的差。但是元件在發光效率以及元件壽命的表現 上，使用 MADN 的元件卻比 NPB 來的好，這是由於 MADN 提供元件較低的電 洞遷移率與較高的電洞注入位障而導致元件注入發光層中的電子電洞數目有較

佳的平衡。而較佳的平衡增加了電子電洞對在發光層中複合的機率同時也減少了 因為多餘陰離子堆積所造成的消光與列化現象，進而使元件的發光效率與壽命大 為提升。

圖 2-1 n 型蕭基二極體之能帶圖

圖 2-2 高阻抗與高缺陷濃度材料等校電路模型

E

E

E

E

w E

E

E

E

w

C R

C R

圖 2-3 雙異質介面有機元件結構圖一

圖 2-6 雙異質介面元件 ITO/NPB/ Alq₃ /Al 等效電路模型

RC time constant of NPB layer

RC time constant of series resistance

10² 10³ 10⁴ 10⁵ 10⁶ 10⁷

RC time constant of NPB layer

RC time constant of series resistance

圖 2-8 元件 ITO/NPB(60nm)/ Alq₃ (60nm)/Al 變溫 G-F 圖

圖 2-9 元件 ITO/NPB(60nm)/ Alq3 (60nm)/Al 變溫 C-F 圖

10

10

10

10

10

10

0

2 4 6 8 10 12 14

300 K

F (Hz)

G/F (nS/H z)

280 K

340 K

10³ 10⁴ 10⁵ 10⁶ 10⁷

1.0n 2.0n 3.0n 4.0n 5.0n 6.0n

340K

C ( F )

F (Hz)

280K

圖 2-10 NPB(60nm)之 ln(R)對 1000/T 求活化能作圖

2.5 3.0 3.5 4.0

7 8 9 10 11 12

-l n( 1 /R ) ( 

)

1000/T ( K

)

Ea=0.354 eV

10² 10³ 10⁴ 10⁵ 10⁶ 10⁷ 0.0

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

C (n F )

F (Hz)

Device A Device B Device C Device D

圖 2-12 高溫下不同厚度 NPB 之 C-F 比較圖

圖 2-14 (c) 120nm NPB 之變溫 G/F-F 圖

圖 2-14 (d) 180nm NPB 之變溫 G/F-F 圖

10² 10³ 10⁴ 10⁵ 10⁶ 10⁷ 0.0

1.0n 2.0n 3.0n 4.0n 5.0n 6.0n

G /F ( S /H z )

F (Hz)

300K 260K

Device C

10² 10³ 10⁴ 10⁵ 10⁶ 10⁷ 0.0

1.0n 2.0n 3.0n 4.0n 5.0n 6.0n 7.0n

G /F ( S /H z )

F (Hz) 302K

341K

Device D

圖 2-15 不同厚度下 NPB 之活化能

3.0 3.5 4.0 4.5

4 6 8 10 12

Device A 0.492 eV Device B 0.364 eV Devcie D 0.337 eV Device D 0.315 eV

ln (F ) (H z)

1000/T

0 40 80 120 160 200 240

0.30 0.35 0.40 0.45 0.50

E a ( e V )