Deep Blue OLED – SA-Biph@MADN
NPB HOMO
4.3.3 DSA-Ph 摻雜於發光層(BEML)
1% C-545T@ BEML (37.5 nm)/Alq3(37.5 nm)/LiF(1 nm)/Al(200 nm)]，其中 BEML 由 1:1 之 DSA-Ph 與 Alq3組成，其元件能階圖如圖4-11 所示。
卻大幅降低，推測可能是由於摻雜 DSA-Ph 之 BEML 發光層與未摻雜時，
有著不同之載子傳輸或激發機制。
表 4-3、BEML 綠光 OLED 之元件性質 Device performance at 20 mA/cm2
Device Voltage (V) Yield (cd/A) Efficiency (lm/W) CIE x CIE y
Standard 5.8 11.1 6.1 0.32 0.63
BEML 5.2 5.8 3.5 0.29 0.64
由DSA-Ph 摻雜之 BEML 綠光 OLED 元件操作穩定性量測結果，在 20 mA/cm2電流密度操作下如圖4-12 所示，相對於未摻雜 DSA-Ph 時有著非常 顯著的提升，當起始亮度衰退 80% 時其所經過時間(t80)為 300 小時；雖然 摻雜與未摻雜之元件起始發光亮度有所不同，分別為2,220 和 1,160 cd/m2， 但將其換算至相同起始亮度 100 cd/m2 下，其有效延長元件之操作穩定性 (life extension factor, LEF80)仍可達 2.6 倍。經由外插法推算後，DSA-Ph 摻 雜之 BEML 綠光 OLED 元件其穩定性可達 16,200 小時於起始亮度 100 cd/m2 操作下，其操作穩定性已達到 OLED 應用於商業化產品之需求(10,000 hr@100 cd/m2)。
圖4-12、BEML 綠光 OLED 之穩定性量測
H. Aziz 等人，也曾經報告過利用 NPB 電洞傳輸材料與 Alq3電子傳輸 材料，以 1:1 之混合比例下做為綠光 OLED 元件之主發光體[22]，其也發現 元件操作穩定性被大幅提升。其認為當電洞載子由電洞傳輸層注入到發光 層時，會經由發光層中NPB 分子傳遞，而電子則是由發光層中 Alq3分子傳 遞，然後電子和電洞則直接再結合形成[Alq3]*激發態，其機制如(4-1 式)所 示，如此將不會有形成不穩定帶正電[Alq3]+中間體之過程，因而大幅提升元 件之操作穩定性。
然而，在DSA-Ph 摻雜之 BEML 綠光 OLED 元件系統中，由於 DSA-Ph 與Alq3之LUMO 能階僅有 0.1 eV 差，因此無法完全避免電子注入至 DSA-Ph
NPB+ + Alq3
- NPB (neutral) + Alq3* (excited state) (4-1)
0 50 100 150 200 250 300 350
0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
L/L 0
Time (hours) Standard (undoped)
BEML (DSA-Ph : Alq = 1: 1)
分子上產生[DSA-Ph]*激發態之可能性，所以上述之機制並不適於用DSA-Ph 摻雜之 BEML 系統中。為了瞭解 DSA-Ph 和 Alq3分子間存在何種激發與放 光機制，在此製備未摻雜綠色客發光體材料C-545T 之 BEML 元件，其元件 結 構 為 [ITO/CFx/NPB(60 nm)/DSA-Ph@Alq3(1:1, 37.5 nm)/Alq3(37.5 nm)/LiF(1 nm)/Al(200 nm)]。在 20 mA/cm2電流密度操作下，其元件之電激 發光圖譜與未摻雜DSA-Ph 時之純 Alq3發光圖譜相比較，如圖4-13 所示，
可以明顯的發現兩者有不同之放射波長位置與半波寬，因此可以排除此放 射光譜是由[Alq3]*激發態放光而來。另外，由 DSA-Ph 和 Alq3吸收圖譜與 放圖譜分別之疊圖，如圖4-14 所示，可以發現兩者間無良好之圖譜重疊性，
因此兩者間無Förster energy transfer 能量轉移機制存在，因此可進一步排除 先生成[Alq3]*激發態，再將能量轉移給 DSA-Ph 放光之可能性。
圖4-13、未摻雜與 DSA-Ph 摻雜之 Alq3元件電激發光圖
400 450 500 550 600 650 700 750 800 0.0
綜合以上兩個現象，可以排除在DSA-Ph@Alq3之 BEML 系統中有生成
300 350 400 450 500 550 600 650 700 0.0
DSA-Ph (Solution PL)
300 350 400 450 500 550 600 650 700 0.0
DSA-Ph (UV-vis) Alq3 (Solution PL)
Wavelength (nm)
圖4-15、DSA-Ph 之固態螢光與摻雜於 Alq3元件之電激發光圖
400 450 500 550 600 650 700 750 800 0.0
4.5 參考文獻
[1] H. Aziz and Z. D. Popovic, Chem. Mater. 16, 4522 (2004).
[2] J. McElvain, H. Antoniadis, M. R. Hueschen, J. N. Miller, D. M. Roitman, J.
R. Sheets, and R. L. Moon, J. Appl. Phys. 80, 6002 (1996).
[3] P. E. Burrows, V. Bulovic, S. R. Forrest, L. S. Sapochak, D. M. McCarty, M.
E. Thompson, Phys. Lett. 65, 2933 (1994).
[4] Y. Sato and H. Kanai, Mol. Cryst. Liq. Cryt. 253, 243 (1994).
[5] E. Han, L. Do, N. Yamamoto and M. Fujihira, Thin Solid Films 273, 202 (1996).
[6] S. T. Lee, Z. Q. Gao and L. S. Hung, Appl. Phys. Lett. 75, 1404 (1999).
[7] H. Aziz, Z. D. Popovic, N. X. Hu, A. M. Hor, and G. Xu, Science 283, 1900 (1999).
[8] Z. D. Popovic, H. Aziz, A. Ioannidis, N. Hu, and P. N. M. dos Anjos, Synth.
Met. 123, 179 (2001).
[9]Z. D. Popovic, H. Aziz, N. Hu, A. Ioannidis, and P. N. M. dos Anjos, J. Appl.
Phys. 89, 4673 (2001).
[10] D. Y. Kondakov, J. R. Sandifer, C. W. Tang and R. H. Young, J. Appl. Phys.
93, 1108 (2003).
[11] S. A. Van Slyke, C. H. Chen and C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 69, 2160 (1996).
[12] Y. Hamada, T. Sano, K. Shibata and K. Kuroki, Jpn. J. Appl. Phys. Lett. 34,
L824 (1995).
[13] Z. L. Zhang, X. Y. Jiang, S. H. Xu, T. Nagayomo and O. Omoto, Synth. Met.
91, 131 (1997).
[14] Z. D. Popovic, S. Xie, N. Hu, A. Hor, D. Fork, G. Anderson and C. Tripp, Thin Solid Films 363, 6 (2000).
[15] H. Aziz, and Z. D. Popovic, Appl. Phys. Lett. 80, 2180 (2002).
[16] M. Ichikawa, et al., in Proc. Society for Information Display, Boston, MA, pp. 1652-1655.
[17]N. von Malm. J. Steiger, R. Schmechel, and H. von Seggern, J. Appl. Phys.
89, 5559 (2001).
[18] M. Yamada, I. Ikemoto, and H. Kuroda, Bull. Chem. Soc. Jpn. 61, 1057 (1988).
[19]M. T. Lee, H. H. Chen, C. H. Liao, C. H. Tsai, and C. H. Chen, Appl. Phys.
Lett. 85, 3301 (2004).
[20]M. T. Lee, C. K. Yen, W. P. Yang, H. H. Chen, C. H. Liao, C. H. Tsai, and C.
H. Chen, Org. Lett. 6, 1241 (2004).
[21]C. Hosakawa, H. Tokailin, H. Higashi, and T. Kusumoto, Appl. Phys. Lett.
63, 1322 (1993).
[22] H. Aziz, and Z. D. Popovic and N. X. Hu, Appl. Phys. Lett. 81, 370 (2002).
第五章、實驗