Fig. 3-8 表示所 PDPA-2F 材料摻混 TM-TPD 的 UV-vis 吸收光譜圖以及 PL 螢 光光譜圖PL。TM-TPD 的 PL 光譜放射波長範圍在 374 nm 和 524 nm，最大放射波 長在418 nm。因此，PDPA-2F 的 UV-vis 吸收和 TPD 的 PL 放射區域重疊，可以造 成有效的能量傳遞，有助於提升PDPA-2F 的發光效率。
Fig. 3-8. UV-vis absorption spectrum of PDPA-2F (○) and the PL spectra of TM-TPD (▲), PDPA-2F (●) and the blend of PDPA-2F and 10 wt% TM-TPD (△).
Fig. 3-9 表示所研究材料聚乙炔和 TM-TPD 的 HOMO 以及 LUMO 能階圖,根 據能階圖所示，PDPA-2F 比 Poly(diphenylacetylene) (PDPA)更降低和 PEDOT 的能 障 [36]，更有助於電洞的注入。此外，TM-TPD 的 HOMO 介於 PEDOT 和 PDPA-2F 之間，所以當我們加入TM-TPD 時也有助於電洞的從 PEDOT 注入 PDPA-2F 發光 層中，以及 TM-TPD 亦具有電洞傳輸之用，提升元件中電洞的傳輸速率。另一方 面，PDPA-2Fcab 共聚物導入 carbazole 基團並沒有改變多少 PDPA-2F 的能階變化，
而導入carbazole 的原因，也是因為 carbzole 具有電洞傳輸的功能。
Fig. 3-9. Energy level diagrams of PDPA-2F, TM-TPD, and PDPA-2Fcab.
Fig. 3-10 (a) (b) (c) 分別表示分別電流密度,亮度,和電流效率之電壓圖，主要元 件結構為ITO/PEDOT/PDPA-2F/Ca/Al 的雙層結構，以聚乙炔高分子或聚乙炔摻混 TM-TPD 當發光層。當我們加入 TM-TPD 於 PDPA-2F 時，TM-TPD 比例由 0, 5wt%, 10wt% 到 20wt%，元件驅動電壓分別為 5.1 V, 4.1 V, 3 V 和 2 V。可以發現摻混 TM-TPD 比例提高時，元件的電流會提高並且降低元件的驅動電壓，主要是因為 TM-TPD 扮演了幫助電洞注入和傳輸的角色。
當加入5 wt% TM-TPD 時有最好的元件表現，在 7 V 和 3.15 mA/cm2時，達最 大效率為3.56 cd/A ；在 14 V 和 158.17 mA/cm2時，達最大亮度1950 cd/m2。然而 當加入TM-TPD 達 20 wt% 時，元件最大亮度和最大效率降低到 924 cd/m2和0.21 cd/A，主要還是由於在元件操作過程中 TM-TPD 結晶化在聚乙炔薄膜中。另一方 面，共聚物 PDPA-2Fcab 雖然也是導入具電洞傳輸 carbazole 基團，但是由於是非 物理性的摻混，所以不至於在元件操作中造成小分子結晶化，造成元件的潰敗。
PDPA-2Fcab 元件驅動電壓為 3.5 V, 最大效率為 3.37 cd/A 在電壓 7V 和電流密度 7.56 mA/cm2；最大亮度達4230 cd/m2在電壓14V 和電流密度 228.65 mA/cm2，此 結果為目前文獻中最好的元件表現。其相關元件特性全都整理在Table 3-5.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 0
200 400 600 800 1000 1200
Curre nt Density (mA/cm
2)
Voltage (V)
(a)
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1000 2000 3000 4000 5000
Brightnes s (c d/ m
2)
Voltage (V)
(b)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 0
1 2 3 4
C u rrent Ef fic ienc y (c d /A)
Voltage (V)
(c)
Fig. 3-10. (a) Current density, (b) brightness and (c) current efficiency versus applied voltage of PDPA-2F (○), the blend of PDPA-2F and 5 wt% (●), 10 wt% (▲), 20 wt%
(▓) of TM-TPD, and PA-2Fcab (△) in ITO/PEDOT/polymer/Ca /Al devices.
Table 3-5. The EL Device Performances for polyacetylenes and blends of PA-2F and TM-TPD
EL CIE Turn-on Max. current Max.
emission coordinate voltage efficiency brightness polymer λmax (nm)a (x,y)a (V)b (cd/A) cd/m2
PDPA-2Fcab 536 (0.35, 0.55) 4.0 3.37 4230 PDPA-2F+5 wt%
TM-TPD 536 (0.35, 0.55) 4.0 3.56 1950 PDPA-2F+10 wt%
TM-TPD 528 (0.35, 0.52) 3.0 0.64 996 PDPA-2F+20 wt%
TM-TPD 524 (0.32, 0.52) 3.0 0.21 934
為了深入瞭解元件表現，我們製作“hole-only＂和“electron- only＂元件來比 較 電 洞 和 電 子 在 高 分 子 材 料 中 的 電 流 密 度 [37] 。 通 常 hole-only 元 件 為 ITO/PEDOT/Polymer/Au，此元件中電洞為主要的傳輸電荷，另一方面，electron-only 元件為ITO/Ca/Polymer/Ca/Al，因為電洞會被阻擋在 ITO 和 Ca 電極之間，所以元 件中電子為主要傳輸電荷。
Fig. 3-11 表示 PDPA-2F、PDPA-2F 摻混 5 wt% TM-TPD 以及 PDPA-2F 的電流 密度-電場圖。對於 PDPA-2F，在相同電場下，其電子的電流密度大於電洞約一個 級數，表示在PDPA-2F 材料中，PDPA-2F 的電子傳輸速率較快。另外，對於 PDPA-2F 摻混5 wt% TM-TPD 的例子中，相對於 PDPA-2F 其電洞的電流密度有提高，但是 電子的電流密度下降，原因主要因為TM-TPD 為電洞傳輸材料，可以提高 PDPA-2F 材料的電洞傳輸速率，但是相對地確有阻擋電子傳輸，因此電子的電流密度下降。
此外，在PDPA-2Fcab 的例子中，導入電洞傳輸材料 carbazole 於高分子鏈中，
可以避免相分離和小分子材料再結晶現象發生，可以有助於提升元件表現，在 hole-only 和 electron-only 的實驗中，其在元件電場下，發現相對於 PDPA-2F 其電 洞的電流密度會提升，以及電子的電流密度下降，使得其電子和電洞的電流密度 非常相近，表示在元件中此材料的電流和電荷的傳輸速率可達平衡，因此以 PDPA-2Fcab 當發光材料確實表現出最好的元件效率和亮度。
Fig. 3-11. Current density of versus electrical field for PDPA-2F (○, ●), the blend of PDPA-2F and TM-TPD (△, ▲), PA-2Fcab (□, ▓) in hole-only (hollow) and electron-only (filled) devices.
9 12 15 18 21
0.1 1 10