臺灣博碩士論文加值系統

本論文討論有機分子發光二極體(PLED)之介電性質與發光性質之關係，並藉交流電性之觀察，瞭解載子注入及陽極和陰極結構之影響。 我們分別製作了三組發光元件並互相比較，這三組元件包括ITO/PEDOT/PFO/Ca/Al、ITO/PEDOT/PFO /Al及ITO /PFO/Al，一般而言PEDOT及Ca層之加入將有效的增強電子及電洞的注入。主要的量測包括介電常數及交流導電率隨交流頻率（20 Hz -106Hz）之變化，以及對直流偏壓之反應，並同時量測發光強度與直流I-V曲線作為比較。從直流I-V曲線及發光強度的量測顯示：發光現象在實驗之偏壓範圍內，僅前二者元件有明顯表現，並且缺少Ca層之樣品發光強度大為減弱。與I-V曲線的比較，兩組樣品均對應正向偏壓大於４V時有非線性電性快速增加，但對此二樣品的電容量測結果卻僅在ITO/PEDOT/PF/Ca/Al中呈現極大（由4.9 nF增加至140nF）的電容增加，顯示出此樣品中正向偏壓導致space charge（或介面極化）的現象，以致於載子無法有效進入發光層（PFO），而導致雖有大電流之呈現而無有效之發光現象。

This thesis reports the results of frequency and dc-bias dependent dielectric properties of organic polymeric light emission diode (PLED). The main purpose is to understand the influences of the charge carrier injection under different structure of cathode and anode. We produce three luminescent devices which are ITO/PEDOT/PFO/Ca/Al, ITO/PEDOT/PFO/Al and ITO/PFO/Al, respectively. Generally speaking, adding PEDOT and Ca will enhance the injection of holes and electrons because of suitable impedance match. The main measurements include relative dielectric constant and ac-conductivity as a function of frequency (100-1 MHz) and dc Bias (0-18 V). The intensity of light emission was also measured for a comparison with dc I-V curves. The measurement of the intensity of light emission show that only the first two devices have significant light emission phenomena under direct forward of dc bias. Moreover, the light emission intensity is much weaker for the device lacking Ca electrode. Comparing with I-V curves, the first two devices also show non-linear electrical transport also corresponded to forward bias more than 4V. This difference is further resolved by the measurements of the capacitance of these two devices. A significant enhancement of dielectric constant is only observed in ITO/PEDOT/PFO/Ca/Al (from 4.9nF to 140nF). This observation indicates that the forward bias introduce space charge (or interface polarization) so the charge carrier can not inject effectively into PFO. Therefore, the light emission of the device with PEDOt but without Ca is not effective although it shows pronouncedly induced electric current.

目錄
第一章 序論-----------------------------------------------------1
1-1 前言-----------------------------------------------------1
1-2 有機發光二極體電性原理-----------------------------------5
1-2-2 有機發光二極體的電激發光原理-----------------------------6
1-2-3 螢光原理-------------------------------------------------7
1-3 PLED元件架構---------------------------------------------9
1-4 多層膜材料說明--------------------------------------------12
1-4-1 ITO------------------------------------------------------12
1-4-2 陰極材料-------------------------------------------------12
1-4-3 電洞傳輸層-----------------------------------------------13
1-4-4 發光層材料-----------------------------------------------14
1-4-5 研究動機-------------------------------------------------14
第二章 實驗儀器-------------------------------------------------16
2-1 HP 4284A PRECISION LCR METER-----------------------------16
2-4 蒸鍍機----------------------------------------------------22
2-5 其他儀器--------------------------------------------------23
2-3 測量原理--------------------------------------------------24
第三章 實驗方法-------------------------------------------------28
3-1 Pattern ITO的流程-----------------------------------------29
3-2 PLED元件製備---------------------------------------------32
3-3 測量樣品電性與發光強度-------------------------------------35
3-3-1 樣品介電性質測量------------------------------------------35
3-3-2 發光強度與I－V曲線測量------------------------------------36
第四章 理論與實驗結果--------------------------------------------37
4-1-1 界面電性特性----------------------------------------------37
4-1-2 single carrier and double carrier------------------------38
4-2 I-V曲線與光強隨外加Bias變化情形--------------------------39
4-3 正向低bias範圍cp與conductivity對頻率的關係--------------44
4-4 反向和正向高bias對Cp的影響-------------------------------50
4－4 PLED的電荷注入與傳遞機制----------------------------------54
第五章 結論-------------------------------------------------------64


圖目錄
第一章
圗1-1 二極體電性說明圖 ----------------------------------------5
圖1-2 PLED電激發光示意圖-------- -------------------------------6
圖1-3 螢光及磷光示意圖-----------------------------------------8
圖1-4 元件架構圖----------------------------------------------10
圗1-5 --------------------------------------------------------11
圗1-6 PLED結構示意圖------------------------------------------11
第二章
圗2-2 TTP外部裝置圖-----------------------------------------------------------------17
圗2-3 TTP系統構造圖-----------------------------------------------------------------19
圖2-4 裝載室內部構造圖--------------------------------------------------------------20
圗2-5 旋轉塗佈機----------------------------------------------------------------------22
圗2-6 蒸鍍機----------------------------------------------------------------------------23
圗2-7 --------------------------------------------------------------------------------------24
圖2-8 --------------------------------------------------------------------------------------25
圗2-9 --------------------------------------------------------25
圗2-10 Cp和Rp的模擬電路---------------------------------------26
圖2-11 --------------------------------------------------------27
第三章
圖 3-1 曝光之光罩設計圖------------------------------------------------------------31
圗3－2 旋轉塗佈------------------------------------------------------------------------32
圗3-3 蒸鍍光罩------------------------------------------------------------------------33
圗3-4 樣品結構圖---------------------------------------------------------------------34
圗3-5 測量樣品介電性質正負極接法---------------------------------------------35
圗3-6 電性測量系統示意圖-----------------------------------------------------------35
圖3-7 同步量測I-V-L 及電激發光光譜之示意圖--------------------------------36
第四章
圖4-1 能階結構圖-----------------------------------------------38
圗4-2 三組元件側面示意圖---------------------------------------39
圗4-3 三組元件之I-V曲線------------------------------------------------------------40
圗4-4　 兩組元件I-V曲線對照----------------------------------------------------------42
圗4-5　 發光強度隨Bias增加的變化情形---------------------------------------------43
圖4-6 Cp隨頻率變化---------------------------------------------45
圖4-7　 conductivity對頻率的關係---------------------------------47
圗4-8 Cp隨正向Bias變化情形-------------------------------------51
圖4-9 Cp隨負向Bias變化情形-------------------------------------53
圖4－10 傳輸機制假想圖-------------------------------------------55
圖4－11 Cp與電流隨Bias變化圖------------------------------------58
圖4－12 Cp與發光強度隨Bias變化圖形-------------------------------58
圖4-13 累積電荷造成缺陷示意--------------------------------------59
圖4－14 Cp與電流隨Bias的變化-------------------------------------60
圖4-15 Cp與發光強度隨Bias變化情形-------------------------------61
圖4-16 Cp與電流隨Bias的變化情形---------------------------------62
第五章
圖5-1 ---------------------------------------------------------------------------------------64

表目錄
第一章
表1-1 PLED與OLED之比較----------------------------------------4
第四章
表4-1 三組元件conductivity在高頻及低頻的比較------------------48

Reference
「1」五南圖書出版有限公司 陳金鑫,黃孝文“OLED有機電激發材　　
　　 料元件”(2005)
「2」W.Helfrich, W.G.Schneider,Phys.Rev.Lett.14,229(1956)
「3」J.H.Burroughes,D.D.C.Bradley,A.R.Brown,R.H.Friend,P.L.
Burn and A.B.Holems,Nature,347,539(1990)
「4」中正大學 光機電整合工程研究所 陳國政 碩士論文
“函奈米金高分子發光二極體與雙穩態元件” (2005)
「5」2001,American Institute of Phsics Today
「6」G.Destrian.J.Chem.Phys.33.587(1936)
「7」中正大學 光機電整合工程研究所 陳志宏 碩士論文“高分子發
光二極體元件結構對電激發光之特性引響”(2004)
「8」中山大學 光電工程研究所 郭俊頡“利用濺鍍技術於室溫下將
ITO成長在朔膠基版上之研究” 碩士論文(2005)
「9」中正大學 物理研究所 陳建甫 碩士論文“The Electric Properties of Fe-CoO
Ferrite Thin Films On Mgo(100)”(2005)
「10」台北市徐氏基金會 石詔明 “物理學”(1983)
「11」中山大學 電機工程研究所 翁瑞興“有機發光二極體在金屬與有機層界面的注入機
制” 碩士論文(2002)
「12」Vishal Shrotriya ,Yang Yanga,J.A.P. 97.054504.(2005)
「13」科學出版社 方俊鑫,殷之文,電介質物理學(2000)
「14」S.Karg,Ｍ.Ｍeier,and W.Riess,J.Appl.Phys.82.(4),15.(1997)
「15」New York:Wilwy　Arthur von Hippel “Dielectrics and Waves” (1954)