臺灣博碩士論文加值系統

本篇論文主要探討以perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid dianhydride為主體，經衍生烷基之後使其兩側產生碳數長短不同的官能基後，在固定的ITO基板與金屬電極－鋁之下，與金屬之間的蕭特基能障關係。
由傅立葉紅外光光譜儀及核磁共振光譜儀來鑑定、檢驗所含特定的官能基及氫譜位置；蒸鍍之後，以紫外光光譜儀測得的圖譜推算駢苯衍生物能障，約在2 eV左右；再利用Source Meter測量電壓與電流，推算蕭特基能障；以及利用X-Ray光譜推算晶格堆積間距。
實驗結果顯示，駢苯衍生物的蕭特基能障值約在0.79∼0.90 eV之間；駢苯衍生物兩側支鏈為直鏈烷基，蕭特基能障由N,N''-diethyl-3,4,9,10-perylene tetracarboxylic diimide的0.90 eV，隨直鏈烷基含碳數增加而逐漸下降，以N,N''-dihexyl-3,4,9,10-perylene tetracarboxylic diimide達最低點；碳數再繼續增加至七個時，蕭特基能障不下降反而開始上升；其晶格堆積間距由14.56Å縮小至7.5Å之後再開始增加；駢苯衍生物分子疊層間距離會影響蕭特基能障大小，也就是晶格堆積間距越大，會導致π鍵之間相互作用(π-π interaction)不易發生，因此蕭特基能障會越大。

This research mainly is the discussion to take perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid dianhydride as a main body. Alkyl derivation caused its two sides to produce the different number of function groups. And they are deposited on ITO substrates and used the same metal electrode—aluminum. This is probing for Schottky barrier heights relation between the metal.
Perylene derivatives were decided by Fourier Transform Infrared Spectroscopy and the Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy.The former examined its including specific function groups and the latter examined position of hydrogen spectrum. After organic vapor phase deposition, they were detected the atlas by the Ultraviolet Spectroscopy which obtained approximately about 2 eV to calculate the energy gap of perylene derivatives. The voltage and the electric current were produced by the Source Meter, and Schottky barrier heights calculated.Using X-Ray diffraction to calculate distance of crystalline.
According to experimental demonstration, Schottky barrier heights of perylene derivatives were obtained approximately about 0.79~0.90 eV. The two sides of branched chains for perylene derivatives were alkyl with linear chain. Schottky barrier heights decreased from 0.90 eV of N,N''-diethyl-3,4,9,10-perylene-3,4,9,10-perylene tetracarboxylic diimide to lowest of N,N''-dihexyl-3,4,9,10-perylene tetracarboxylic diimide. The number of carbon increased to seven, and Schottky barrier heights increased again. And the distance of crystalline decreased from 14.56Å to 7.5Å, and then the distance of crystalline increased again. Size of smectic layers between perylene derivatives effected size of Schottky barrier heights. It is not easy to occur for the large crystalline distance which was caused that π-π interaction.So Schottky barrier heights became larger.

中文摘要 ………………………………………………………………… Ⅰ
英文摘要 ………………………………………………………………… Ⅲ
誌 謝 ………………………………………………………………… Ⅳ
目 次 ………………………………………………………………… Ⅴ
表 次 ………………………………………………………………… Ⅶ
圖 次 ………………………………………………………………… Ⅷ
第一章 文獻探討……………………………………………………… 1
1-1 目前使用的能源……………………………………………… 1
1-2 化石燃料對環境的衝擊……………………………………… 3
1-3 太陽能的潛力………………………………………………… 4
1-4 太陽能電池…………………………………………………… 6
1-5 太陽能電池的種類…………………………………………… 7
1-6 有機太陽能電池所需材料…………………………………… 11
1-7 有機太陽能電池的光電轉換效率…………………………… 14
1-8 有機半導體與蕭特基能障…………………………………… 22
1-9 蕭特基能障的原理…………………………………………… 23
1-9-1 蕭特機能障與電流-電壓的關係……………………………… 25
1-10 研究動機……………………………………………………… 26
第二章 實驗方法……………………………………………………… 28
2-1 實驗設計……………………………………………………… 28
2-2 實驗部份……………………………………………………… 28
2-2-1 駢苯衍生物的製備………………………………………… 28
2-2-2 ITO玻璃的前處理………………………………………… 33
2-2-3 儀器與藥品………………………………………………… 34
2-3 儀器操作流程………………………………………………… 36
2-3-1 傅立葉紅外光譜儀操作流程……………………………… 36
2-3-2 紫外光光譜儀操作流程…………………………………… 37
2-3-3 蒸鍍機操作流程…………………………………………… 38
2-3-4 訊號儀操作流程…………………………………………… 39
第三章 實驗結果……………………………………………………… 40
3-1 前言…………………………………………………………… 40
3-2 鑑定合成的駢苯衍生物……………………………………… 40
3-2-1 傅立葉紅外光譜儀的鑑定………………………………… 40
3-2-2 核磁共振光譜的鑑定……………………………………… 48
3-3 合成的駢苯衍生物的紫外光光譜測試……………………… 53
3-3-1 駢苯衍生物溶液的紫外光光譜…………………………… 54
3-3-2 駢苯衍生物蒸鍍薄膜的紫外光光譜……………………… 57
3-3-3 駢苯衍生物的能障………………………………………… 59
3-4 蒸鍍不同膜厚駢苯衍生物環伏安法測試…………………… 62
3-5 蕭特基能障的測試…………………………………………… 63
3-5-1 駢苯衍生物電壓與電流的關係…………………………… 63
3-5-2 駢苯衍生物的蕭特基能障………………………………… 66
3-6 駢苯衍生物粉末X-Ray測試………………………………… 71
第四章 結論與建議…………………………………………………… 73
4-1 結論…………………………………………………………… 73
4-2 未來研究建議………………………………………………… 74
參考文獻 ………………………………………………………………… 76
附錄 ………………………………………………………………… 82

1. 楊樹基(2004年3月1日)，潔淨能源─太陽能，科學新天地，7，
4-9。
2. 郭禮青(民國92年11月)，國內太陽光電發展可期，工業材料雜誌，203，137。
3. 呂錫民、邱錦松、唐震宸(民國89年10月)，全球再生能源發展狀況，能源季刊，第30卷，第4期，84-93。
4. 經濟部能源局
5. 台灣電力公司
6. 劉紹臣、汪中和、許乾忠、張修武等(2000年7月)，化石燃料及對台灣環境之影響，太陽能學刊，第5卷，第1期，67-68。
7. 黃信雄(1997年4月)，因應「氣候變化綱要公約」的我國太陽能應用策略，太陽能學刊，第2卷，第1期，39-45。
8. 唐震宸(2002年12月)，我國太陽能利用發展的現況與前景，能源報導，5-7。
9. 黃秉鈞(1998年4月)，新能源對抑制溫室效應氣體排放將扮演重要的角色，太陽能學刊，第3卷，第1期，15-18。
10. 資料來源：台灣電力公司－公眾服務社，劉學正先生提供。
11. 徐翠華，“台灣地區太陽輻射及太陽能發電潛力之研究”，台灣師範大學地理研究所碩士論文民國91年6月。
12. Herbert, Inhaber, Science 203 (1979) 718-723.
13. 陳宏仁、王立義、邱文英(2002年12月)，有機太陽能電池之發展現況，工業材料雜誌，192，102-113。
14. 許巧鈴(2004年6月1日)，太陽能電池─21世紀的新能源，科學新天地，8，10-15。
15. M. Grätzel, Nature 414 (2001) 338-344.
16. 王立義、林怡君(2003年11月)，高分子太陽能電池技術，工業材料雜誌，203，156-163。
17. 黃建昇(2003年11月)，結晶矽太陽能電池發展現況，工業材料雜誌，203，150-155。
18. 黃建昇(1998年10月)，單晶矽太陽能電池發展現況，太陽能學刊，第3卷，第2期，39-41。
19. 郭明村(2003年11月)，薄膜太陽能電池發展近況，工業材料雜誌，203，138-142。
20. J. J. M. Halls, C. A. Walsh, N. C. Greenham, E.A. Marseglia, R. H. Friend, S. C. Moratti & A. B. Holmes, Nature 376 (1995) 498-500.
21. G. Yu, J. Gao, J. C. Hummelen, F. Wudl, A. J. Heeger, Science 270 (1995) 1789-1791.
22.莊嘉琛，太陽能工程-太陽能電池篇，92年出版，全華科技圖書股份有限公司。
23. 顧鴻濤，光電有機電機發光顯示器技術及應用，91年第三版，新京文開發出版有限公司。
24. B. O’Regan, M. Grätzel, Nature 353 (1991) 737-739.
25. E. W. McFarland, J. Tang, Nature 421 (2003) 616-618.
26. U. Bach, D. Lupo, P. Comte, J. E. Moser, F. Weissörtel, J. Salbeck, H. Spreitzer, and M. Grätzel, Nature 395 (1998) 583-585.
27. I. Bedja, S. Hotchandani, and P. V. Kamat, J. Phys. Chem 98 (1994) 4133-4140.
28. B. O’Regan, D. T. Schwartz, S. M. Zakeeruddin, and M. Grätzel, Adv. Mater.
12 (2000) 1263-1267.
29. Donald A. Neamen，李世鴻譯，半導體物理及元件，2003年第三版，美商麥格羅•希爾國際股份有限公司 台灣分公司。
30. 黃士哲，“ITO陽極對有機發光二極體光電特性之影響”，成功大學電機工程研究所碩士論文民國八十九年六月。
31. N. S. Sariciftci, L. Smilowitz, A. J. Heeger, F. Wudl, Science 258 (1992) 1474 ~1476.
32. C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 48 (1986) 183-185.
33. M. Hiramoto, H. Fujiwara, and M. Yokoyama, Appl. Phys. Lett. 58 (1991) 1062-1064.
34. J. J. M. Halls, R. H. Friend, Synth. Met. 85 (1997) 1307-1308.
35. K. Petritsch, R. H. Friend, A. Lux, G. Rozenberg, S. C. Moratti, and A. B. Holmes， Synth. Met. 102 (1999) 1776-1777.
36. K. Petritsch, J. J. Dittmer, E. A. Marseglia, R. H. Friend, A. Lux, G. G. Rozenberg, S. C. Moratti, and A. B. Holmes，Sol. Energy. Mater. Sol. Cells 61 (2000) 63-72.
37. Toshimitsu Tsuzuki, Yasuhiko Shirota, Jörn Rostalski, Dieter Meissner, Sol.
Energy. Mater. Sol. Cells 61 (2000) 1-8.
38. J. J. Dittmer, R. Lazzaroni, Ph. Leclère, P. Moretti, M. Granström, K.
Petritsch, E. A. Marseglia, R. H. Friend, J. L. Brédas, H. Rost, and A. B. Holmes, Sol. Energy. Mater. Sol. Cells 61 (2000) 53-61.
39. Jörn Rostalski, Dieter Meissner, Sol. Energy. Mater. Sol. Cells 61 (2000)
87-95.
40. Jörn Rostalski, Dieter Meissner, Sol. Energy. Mater. Sol. Cells 63 (2000) 37-47.
41. C. J. Brabec, S. N. Sariciftci, Monatshefte für Chemie 132 (2001) 421-431.
42. H. Derouiche, J. C. Bernède, and J. L’Hyver, Dyes and Pigments 63 (2004) 277-289.
43. J. Nakamura, C. Yokoe, K. Murata, and K. Takahashi, J. Appl. Phys. 96 (2004) 6878-6883.
44. 辛慧菁，“n型GaN上ε1-Cu3Ge蕭特基接觸之熱穩定性”，成功大學材料科學及工程學系碩士論文民國八十九年六月。
45. S. Picozzi, A. Pecchia, M. Gheorghe, A. Di Carlo, P. Lugli, B. Delley, M. Elstner, Phys. Rev. B 68 (2003) 195309-1~195309-2.
46. Dietrich R. T. Zahn, Thorsten U. Kampen, Henry Méndez, Appl. Surf. Sci. 212-213 (2003) 423-427.
47. Dietrich R. T. Zahn, S. Park, T. U. Kampen, Vacuum 67 (2002) 101-113.
48. T. Kampen, A. Bekkali, I. Thurzo, D. R. T. Zahn, A. Bolognesi, T. Ziller, A. Di Carlo, and P. Lugli, Appl. Surf. Sci. 234 (2004) 313-320.
49. T. S. Shafai, T. D. Anthopoulos, Thin Solid Films 398-399 (2001) 361-367.
50. T. D. Anthopoulos, T. S. Shafai, Phys. Stat. Sol.(a) 186 (2001) 89-97.
51.柯清水，新世紀化工化學大辭典，2000年2月第一版，正文書局。
52. P.A. Antunes, C.J.L. Constantino, and R.F. Aroca, Langmuir 17 (2001) 2958-2964.
53. 廖麒貴，”主鏈含孤立發光基及噁二唑基高分子的合成及電化學性質”，國立成功大學化工所碩士論文民國90年6月。
54. 許榮賓，”含發光基及噁二唑基高分子的合成及光電性質探討”，國立成功大學化工所碩士論文民國91年6月。
55. Skoog，林敬二(審譯)，儀器分析第五版，美亞書版股份有限公司。
56. Maitland Jones, Jr. ,Organic Chemistry, Norton, 1997.
57. P. A. Antunes, C. J. L. Constantino, R. Aroca, and J. Duff, Appl. Spectrosc. 55 (2001) 1341-1346.
58. S. Rodriguez-Llorente, R.Aroca, and J. Duff, J. Mater. Chem. 8 (1998) 2175-2179.
59. A. Menikh, A. Bouraoui,J. Mol. Struct. 403 (1997) 189-197.
60. R. Aroca, E. Johnson, and A. K. Maiti, Appl. Spectrosc. 49 (1995) 466-471.
61. R. Aroca, E. Johnson, and A. K. Maiti, Appl. Spectrosc. 49 (1995) 472-477.
62. S. Rodriguez-Llorente, R.Aroca, and J. Duff, Spectrochim. Acta. Part A 55 (1999) 969-978.
63. M. Schneider, K. Müllen, Chem. Mater. 12 (2000) 352-362.
64. C. Addicot, I. Oesterling, T. Yamamoto, K. Müllen, and P. J. Stang, J. Org. Chem. 70 (2005) 797-801.
65. S. Ambily, C.S. Menon, Thin Solid Films 347 (1999) 284-288.
66. J. R. Ostrick, A. Dodabalapur, L. Torsi, A. J. Lovinger, E. W. Kwock, T. M. Miller, and M. Galvin, M. Berggren, and H. E. Katz, J. Appl. Phys. 81 (1997) 6804-6808.
67. Y. Hirose, A. Kahn, V. Aristov, P. Soukiassian, V. Bulovic, and S. R. Forrest, Phys. Rev. B 54 (1996) 13748-13758.
68. A. Rajagopal, C. I. Wu, and A. Kahn, J. Appl. Phys. 83 (1998) 2649-2655.
69. W. Gao, A. Kahn, J. Appl. Phys. 83 (1998) 2649-2655.
70. H. Vázquez, F.Flores, R. Oszwaldowski, J. Ortega, R. Pérez, and A. Kahn, Appl. Surf. Sci. 234 (2004) 107-112.
71. T. Del Caño, J. A. de Saja, R. F. Aroca, Chem. Phys. Let. 377 (2003) 347-353.
72. T. Del Caño, J.Duff, R. Aroca, Appl. Spectrosc. 56 (2002) 744-750.
73. C. W. Struijk, A. B. Sieval, J. E. J. Dakhorst, M. van Dijk, P. Kimkes, R. B. M. Koehorst, H. Donker, T. J. Schaafsma, S. J. Picken, A. M. van de Craats, J. M. Warman, H. Zuilhof, and E. J. R. Sudhölter, J. Am. Chem. Soc. 122 (2000) 11057-11066.
74. A. Gavezzotti, G. Filippini, J. Phys. Chem. 98 (1994) 4831-4837.
75. W. Andreoni, A. Curioni, Parallel Comput. 26 (2000) 819-842.
76. P. R. L. Malenfant, C. D. Dimitrakopoulos, J. D.Gelorme, L. L. Kosbar, T. O. Graham, A. Curioni, and W. Andreoni, Appl. Phys. Lett. 80 (2002) 2517-2519.