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作者(中文):曾國晏
作者(外文):Tseng, Kuo-Yen
論文名稱(中文):含雙載子調制層之高效率深藍光有機發光二極體
論文名稱(外文):High-Efficiency Deep-Blue Organic Light-Emitting Diode with Two Carrier Modulation Layers
指導教授(中文):周卓煇
指導教授(外文):Jou, Jwo-Huei
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:材料科學工程學系
學號:9731560
出版年(民國):99
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:89
中文關鍵詞:有機發光二極體深藍光高效率
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本研究製備出高亮度、高效率之深藍有機發光二極體,其高亮度以及高效率乃是藉由載子調制層1,1-bis[(di-4-tolylamino) phenyl]cyclohexane (TAPC)的使用而達成,特別是使用雙層載子調制層達成;當此元件未使用載子調制層時,其最大亮度為5,250 cd/m2 ;接著,若於元件之電洞傳輸層與發光層間,加入一層10 nm之載子調制層時,元件亮度提升至7,620 cd/m2;最後,再加入ㄧ2 nm同樣之載子調制材料於發光層中時,則亮度可高達9,130 cd/m2;未使用載子調制層之元件,其在亮度100 與1,000 cd/m2下,能量效率分別為3.5 與1.7 lm/W;使用單一載子調制層時,則分別為4.0與2.1 lm/W;使用上述雙載子調制層時,可分別達到3.9與2.2 lm/W;亮度顯著之提升,可能歸因於在元件中加入兩層載子調制的材料,有效形成更寬的載子覆合區域(carrier recombination zone);元件之高效率,可歸因於以下兩點:(ㄧ) 使用具高電洞傳輸性之TAPC,使元件有一低的驅動電壓,(二) 良好的元件結構設計,有效將進入發光層中的載子侷限住,亦即,使電子-電洞的覆合區域,侷限於發光層中,進而導致高的載子再結合機率。
目錄
摘要……………………………………………………………………I
獻………………………………………………………………………II
致謝……………………………………………………………………III
目錄……………………………………………………………………V
表目錄………………………………………………………………VIII
圖目錄…………………………………………………………………IX
壹、 緒論…………………………………………………………1
貳、 文獻回顧..…………………………………………………4
2-1、有機發光二極體的歷史發展……………………………………4
2-2、發光原理…………………………………………………………13
2-3、OLED慣用之有機材料……………………………………………23
2-3-1電洞注入/傳輸材料………………………………………………24
2-3-2電子注入/傳輸材料………………………………………………25
2-3-3電極材料…………………………………………………………26
2-4、螢光深藍光有機發光二極體之發展……………………………27
參、 實驗方法……………………………………………………30
3-1、材料………………………………………………………………30
3-2、紫外光吸收光譜(ultraviolet visible absorption, UV-VIS absorption)量測………………………………………………………32
3-3、光激發光光譜(Photoluminescent spectrum, PL spectra)量測………………………………..………………………………………32
3-4、MDP3FL發光層載子移動率(Carrier mobility, μ)量測……33
3-5、元件電路設計與製作流程………………………………………34
3-6、基材清洗…………………………………………………………35
3-7、旋轉塗佈製程……………………………………………………36
3-8、蒸鍍裝置…………………………………………………………37
3-9、蒸鍍速率測定與薄膜厚度校正…………………………………39
3-10、蒸鍍製程…………………………………………………………40
3-11、元件電流、電壓與亮度特性量測………………………………41
3-12、發光效率計算……………………………………………………43
3-13、電致發光光譜(electroluminescent spectra, EL)量測……45
3-14、最高已填滿分子軌域(HOMO)及最低未填滿分子軌域(LUMO)之量測……………………………………………………………………45
肆、 結果與討論…………………………………………………46
4-1、MDP3FL之吸收光譜與光激發光光譜分析………………………46
4-2、MDP3FL發光層載子移動率分析…………………………………46
4-3、MDP3FL深藍光元件………………………………………………49
4-4、含單層載子調制層TAPC之深藍光元件…………………………54
4-4-1、單層載子調制層TAPC之位置對元件的影響…………………55
4-4-2、單層載子調制層TAPC之厚度對元件的影響…………………60
4-5、含雙層載子調制層TAPC之深藍光元件…………………………63
4-5-1、雙層載子調制層TAPC之厚度對元件的影響…………………65
4-5-2、雙層載子調制層TAPC之位置對元件的影響…………………69
4-6、載子調制層TAPC層數對元件之影響……………………………72
4-7、雙層載子調制層結構於綠光元件上之應用……………………75
伍、結論………………………………………………………………80
陸、參考資料…………………………………………………………81
附錄、個人著作目錄…………………………………………………88

表目錄
表ㄧ、旋塗轉速與膜厚之關係表……………………………………37
表二、本研究所使用的有機材料膜厚校正比值……………………40
表三、MDP3FL厚度對元件效能之影響………………………………52
表四、單層TAPC位置對元件效能之影響……………………………59
表五、單層TAPC厚度對元件效能之影響……………………………63
表六、雙層TAPC厚度對元件效能之影響……………………………68
表七、雙層TAPC位置對元件效能之影響……………………………71
表八、TAPC層數對元件效能之影響…………………………………75
表九、雙層TAPC對綠光元件效能之影響……………………………79




圖目錄
圖一、美國Kodak首創異質接面之雙層元件結構及能階示意圖……6
圖二、英國劍橋大學Calvendish實驗室利用共軛聚合物所發表的單層有機電致發光元件結構圖……………………………………………8
圖三、日本Saito研究群提出具電洞傳輸功能之發光層之元件結構圖………………………………………………………………………8
圖四、1991年Adachi等人發表之三層OLED元件結構圖……………9
圖五、1992年Kido教授提出分別具電洞與電子傳輸功能之發光層之元件結構圖………………………………………………………………10
圖六、2002年德國Dresden大學Leo教授團隊發表p-i-n結構之OLED元件能階示意圖…………………………………………………………12
圖七、有機電致發光元件之結構及能階示意圖……………………14
圖八、電子與電洞經再結合後之能量分配及能階示意圖…………18
圖九、Förster與Dexter能量轉移機制示意圖…….………………21
圖十、影響OLED的元件效率因素示意圖……………………………22
圖十一、MDP3FL、TAPC、TPBi、PEDOT:PSS及Alq3分子結構………………………………………………………………………31
圖十二、飛行時間式電荷傳導測量系統示意圖……………………33
圖十三、OLED元件電路設計圖………………………………………35
圖十四、旋轉塗佈法示意圖…………………………………………36
圖十五、真空蒸鍍系統示意圖………………………………………38
圖十六、 OLED元件之電流-電壓-亮度(I-V-L)及CIE色座標量測示意圖………………………………………………………………………42
圖十七、MDP3FL之吸收光譜與光激發光光譜………………………46
圖十八、MDP3FL薄膜的光電流(電洞)對時間之關係圖……………48
圖十九、MDP3FL電洞移動率對電場平方根之關係圖………………48
圖二十、MDP3FL深藍光元件能階結構圖……………………………49
圖二十一、發光層厚度對元件電流密度之影響……………………50
圖二十二、發光層厚度對元件發光亮度之影響……………………50
圖二十三、發光層厚度對元件能量效率之影響……………………51
圖二十四、發光層厚度對元件外部量子效率之影響………………52
圖二十五、Device I、II、III,在亮度100 cd/m2下之電致發光(EL)光譜…………………………………………………………………53
圖二十六、Device IV之元件能階結構圖…………………………55
圖二十七、Device V之元件能階結構圖…………………………55
圖二十八、Device VI之元件能階結構圖………………………56
圖二十九、單層TAPC位置對元件電流密度之影響………………57
圖三十、單層TAPC位置對元件亮度之影響………………………58
圖三十一、單層TAPC位置對元件能量效率之影響………………59
圖三十二、Device VII~IX之元件能階結構圖……………………60
圖三十三、單層TAPC厚度對元件電流密度之影響………………61
圖三十四、單層TAPC厚度對元件發光亮度之影響………………62
圖三十五、單層TAPC厚度對元件能量效率之影響………………63
圖三十六、Device X之元件能階結構圖…………………………65
圖三十七、Device XI之元件能階結構圖…………………………65
圖三十八、雙層TAPC厚度對元件電流密度之影響………………66
圖三十九、雙層TAPC厚度對元件亮度之影響……………………67
圖四十、雙層TAPC厚度對元件能量效率之影響…………………68
圖四十一、Device XII之元件能階結構圖………………………69
圖四十二、雙層TAPC位置對元件電流密度之影響………………70
圖四十三、雙層TAPC位置對元件亮度之影響……………………70
圖四十四、雙層TAPC位置對元件能量效率之影響………………71
圖四十五、TAPC層數對元件電流密度之影響……………………73
圖四十六、TAPC層數對元件亮度之影響…………………………73
圖四十七、TAPC層數對元件能量效率之影響……………………74
圖四十八、Device A之元件能階結構圖…………………………76
圖四十九、Device B之元件能階結構圖…………………………76
圖五十、Device C之元件能階結構圖……………………………77
圖五十一、雙層TAPC對綠光元件亮度之影響……………………78
圖五十二、雙層TAPC對綠光元件能量效率之影響………………78
[1] K. Ziemelis, Nature, 1999, 399, 408.
[2] C. W. Tang, and S. A. VanSlyke, Appl. Phys. Lett., 1987, 51, 913.
[3] J. H. Burroughs, D. D. C. Bradley, A. R. Brown, R. N. Marks, K. Mackay, R. H. Friend, P. L. Burn, and A. B. Holmes, Nature, 1990, 347, 539.
[4] O. Prache, Displays., 2001, 22, 49.
[5] J. Y. Lee, J. H. Kwon, and H. K. Chung, Organic Electronics, 2003, 4, 143.
[6] H. Lim, W. J. Cho, C. S. Ha, S. Ando, Y. K. Kim, C. H. Park, and K. Lee, Adv. Mater., 2002, 14, 1275.
[7] J. Lewis, S. Grego, B. Chalamala, E. Vick, and D. Temple, Appl. Phys. Lett., 2004, 85, 3450.
[8] K.H. Choi, H.J. Nam, J.A. Jeong, S.W. Cho, H.K. Kim, J.W. Kang, D.G. Kim, and W.J. Cho, Appl. Phys. Lett., 2008, 92, 223302
[9] J. Kido, M. Kimura, and K. Nagai, Science, 1995, 267, 1332.
[10] Z. Shen, P. E. Burrows, V. Bulović, S. R. Forrest, M. E. Thompson, Science, 1997, 276, 2009.
[11] M. Ricks, M. Boroson, J. Ludwicki, and A. Arnold, Society for Information Display 2005, Boston, USA, 2005, p. 826.
[12] F. So, J. Kido, P. Burrows, MRS Bulletin, 2008, 33, 663.
[13] S. Reineke, F. Lindner, G. Schwartz, N.Seidler, K. Walzer, and K. Leo, Nature, 2009, 459, 234.
[14] A. R. Duggal, J. J. Shiang, C. M. Heller, and D. F. Foust, Appl. Phys. Lett., 2002, 80, 3470.
[15] B. W. D’Andrade, R. J. Holmes, and S. R. Forrest, Adv. Mater., 2004, 16, 624.
[16] B. W. D’Andrade, and S. R. Forrest, Adv. Mater., 2004, 16, 1585.
[17] D. Gebeyehu, K. Walzer, G. He, M. Pfeiffer, K. Leo, J. Brandt, A. Gerhard, P. Stößel, H. Vestweber, Syn. Metl., 2005, 148, 205.
[18] L. Wang, Y. Jiang, J Luo, Y. Zhou, J Zhou, J. Wang, J Pei, Y. Cao, Adv. Mater., 2009, 21, 4854.
[19] M. T. Lee, C. H. Liao, C. H. Tsai, and C. H. Chen, Adv. Mater., 2005, 17, 2493.
[20] J. H. Jou, C. P. Wang, M. H. Wu, P. H. Chiang, H. W. Lin, H. C. Li, R. S. Liu, Org. Electron., 2007, 8, 29.
[21] J. H. Jou, M. F. Hsu, W. B. Wang, C. P. Liu, Z. C. Wong, J. J. Shyue, C. C. Chiang, Org. Electron., 2008, 9, 291.
[22] G. He, M. Pfeiffer, K. Leo, M. Hofmann, J. Birnstock, R. Pudzich, J. Salbeck, Appl. Phys. Lett., 2004, 85, 3911.
[23] S. J. Su, E. Gonmori, H. Sasabe, J. Kido, Adv. Mater., 2008, 20, 4189.
[24] M. A. Baldo, D. F. O’Brien, Y. You, A. Shoustikov, S. Sibley, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, Nature, 1998, 395, 151.
[25] Y. J. Tung et al. A high efficiency phosphorescent white OLED for LCD backlight and display applications. Proc. Soc. Inform. Display, 2004, 35, 48-51.
[26] M. Funahashi, H. Yamamoto, N. Yabunouchi, K. Fukuoka, H. Kuma, C. Hosokawa, E. Kambe, T. Yoshinaga, T. Fukuda, and Y. Kijima, Proceedings of SID 08, p. 709, May 18-23, 2008, Los Angeles, California, USA.
[27] A. Bernanose, M. Conet, and P. Vouauzx, J. Chem. Phys., 1953, 50, 64.
[28] P. Pope, H. P. Kallmann, and P. J. Magnante, Chem. Phys., 1963, 38, 2042.
[29] W. Helfrich, and W. G. Schneider, Phys. Rev. Lett., 1965, 14, 229.
[30] W. Helfrich, and W. G. Schneider, J. Chem. Phys., 1966, 44, 2902.
[31] D. F. Williams and M. Schadt, Proc. IEEE, 1970, 58, 476.
[32] P. S. Vincett, W. A. Barlow, R. A. Hann, and G. G. Robert, Thin Solid Films, 1982, 94, 171.
[33] R. H. Patridge, Polymer, 1983, 24, 733.
[34] S. A. VanSlyke, C. W. Tang, and L. C. Robert, US. Pat. 1988, No. 4,720,432.
[35] W. Tang, S. A. VanSlyke, and C. H. Chen, J. Appl. Phys., 1989, 65, 3610.
[36] R. H. Friend, J. H. Burroughes, and D. D. Bradley, US. Pat., 1993, No. 5,247,190.
[37] C. Adachi, S. Tokito, T. Tsutsui, and S. Saito, Jpn. J. Appl. Phys., 1988, 27, L713.
[38] M. Era, C. Adachi, T. Tsutsui, and S. Saito, Chem. Phys. Lett., 1991, 178, 488.
[39] J. Kido, M. Kohda, K. Okuyama, and K. Nagai, Appl. Phys. Lett., 1992, 61, 761.
[40] J. Kido, K. Hongawa, K. Okuyama, and K. Nagai, Appl. Phys. Lett., 1994, 64, 815.
[41] J. Kido, M. Kimura, K. Nagai, Science, 1995, 267, 1332.
[42] J. Shi, and C. W. Tang, Appl. Phys. Lett., 1997, 70, 1665.
[43] G. E. Jabbour, B. Kippelen, N. R. Armstrong, and N. Peyghambarian, Appl. Phy. Lett., 1998, 73, 1185.
[44] J. Kido and T. Mizukami, US. Pat., 2000, No. 6,013,384.
[45] J. Huang, M. Pfeiffer, A. Werner, J. Blochwitz, K. Leo, and S. Liu, Appl. Phys. Lett., 2002, 80, 1.
[46] M.T. Chu, M.T. Lee, C.H. Chen, and M.R. Tseng, Org. Electro., 2009, 10, 1158.
[47] M. Pope, and C. E. Swenberg, Electronic Process in Organic Crystals and Polymers, Second Edition, Oxford University Press, New York, 1999.
[48] Dodabalapur, Bell Lab., Solid State Com., 1997, 102, 259.
[49] W. D. Gill, J. Appl. Phys., 1972, 43, 5033.
[50] U. Wolf, V. I. Arkhipov, H. Bässler, Phys. Rev. B, 1999, 59, 7507.
[51] M. A. Lampert, P. Mark, Current Injection in Solids 1970, New York, Academic Press.
[52] P. N. Murgatroyd, J. Phys. D, 1970, 3, 151.
[53] S. Miyata, H. S. Nalwa, Organic Electroluminescent Materials and Devices, Gordon and Breach Science Publishers, 1997, Chap 1.
[54] K. Sugiyama, D. Yoshimura, T. Miyamae, T. Miyazaki, H. Ishii, Y. Ouchi, and K. Seki, J. Appl. Phys., 1998, 83, 4928.
[55] T. Förster, Ann. Phys., 1948, 6, 55.
[56] L. Dexter, J. Chem. Phys., 1953, 21, 836.
[57] W. S. Huang, J. T. Lin, C. H. Chien, Y. T. Tao, S. S. Sun, Y. S. Wen, Chem. Mater., 2004, 16, 2480.
[58] S. R. Forrest, International Display Manufacturing Conference (IDMC), 2003
[59] D. Heithecker, A. Kammoun, T. Dobbertin, T. Riedl, E. Becker, D. Metzdorf, D. Schneider, H.-H. Johannes, and W. Kowalsky, Appl. Phys. Lett., 2003, 82, 4178.
[60] S. A. VanSlyke, C. H. Chen, and C. W. Tang, Appl. Phys. Lett., 1996, 69, 2160.
[61] T. M. Brown, J. S. Kim, R. H. Friend, F. Cacialli, R. Daik, and W. J. Feast, Appl. Phys. Lett., 1999, 75, 1679.
[62] H. Sasabe, E. Gonmori, T. Chiba, Y. J. Li, D. Tanaka, S. J. Su, T. Takeda, Y. J. Pu, K. I. Nakayama, and J. Kido, Chem. Mater., 2008, 20, 5951.
[63] T. Wakimoto, Y.Fukuda, K.Nagayama, A. Yokoi, H. Nakada, and M. Tsuchida, IEEE Trans. Electron. Devices, 1997, 44, 1245.
[64] A. Babel, and S. A. Jenekhe, J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 13656.
[65] M. A. Baldo, D. F. Brlen, and S. R. Forrest, US. Pat., 2000, 6,097,147.
[66] L. S. Hung, and C. W. Tang, US. Pat., 1997, 5,677,572.
[67] C.C. Wu, Y.T. Lin, K.T. Wong, R.T. Chen, Y.Y. Chien, Adv. Mater., 2004, 16, 61.
[68] A. Saitoh, N. Yamada, M. Yashima, and K. Okinaka, Proceedings of SID, 2004, P.150, May 23-28, Seattle, Washington, USA.
[69] M.T. Lee, C.H. Liao, C.H. Tsai, and C.H. Chen, Adv. Mater., 2005, 17, 2493.
[70] J.Y. Lee, C.W. Joo, S.O. Jeon, K.S. Yook, Adv. Func. Mater., 2009, 19, 3644.
[71] C.G. Zhen, Z.K. Chen, Q.D. Liu, Y.F. Dai, R.Y.C. Shin, S.Y. Chang, J. Kieffer, Adv. Mater., 2009, 21, 2425.
[72] A. P. Kulkarni, A. P. Gifford, C. J. Tonzola, and S. A. Jenekhe, Appl. Phys. Lett., 2005, 86, 061106.
[73] M.H. Ho, Y.S. Wu, S.W. Wen, M.T. Lee, T.M Chen, C.H. Chen et. al., Appl. Phys. Lett., 2006, 89, 252903.
[74] S.K. Kim, Y.I. Park, I.N. Kang, J.W. Park, J. Mater. Chem., 2007, 17, 4670.
[75] Y. H. Kim, D. C. Shin, S. H. Kim, C. H. Ko, H. S. Yu, Y. S. Chae, and S. K. Kwon, Adv. Mater., 2001, 13, 1690.
[76] S.K. Kim, B.Yang, Y. Ma, J.H. Lee, and J.W. Park, J. Mater. Chem., 2008, 18, 3376.
[77] C.H. Chien, C.K. Chen, F.M. Hsu, C.F. Shu, P.T. Chou, and C.H. Lai, Adv. Func. Mater., 2009, 19, 560.
[78] C.J. Zheng, W.M. Zhao, Z.Q. Wang, D. Huang, J. Ye, X.M. Ou, X.H. Zhang. C.S. Lee, and S.T. Lee, J. Mater. Chem., 2010, 20, 1560.
[79] J.H. Jou, Y.P. Lin, M.F. Hsu, M.H. Wu, and P. Lu, Appl. Phys. Lett., 2008, 92, 193314.
[80] 林雨樸,國立清華大學碩士論文,民國97年,36-37, 40頁。
[81] 吳忠幟、洪文誼,國立台灣大學「台大工程」學刊,民國92年,88期,61頁。
[82] S. R. Forrest, D. D. C. Bradley, and M. E. Thompson, Adv. Mater., 2003, 15, 1043.
[83] S. Janietz, D. D. C. Bradley, M. Grell, C. Giebler, M. Inbasekaran and E. P. Woo, Appl. Phys. Lett., 1998, 73, 2453.
[84] M.H. Ho, Y.S. Wu, S.W. Wen, M.T. Lee, and T.M. Chen, Appl. Phys. Lett., 2006, 89, 252903.
[85] M.H. Ho, Y.S. Wu, S.W. Wen, and T.M. Chen, Appl. Phys. Lett., 2007, 91, 083515.
[86] B. Chen, C.S. Lee, S.T. Lee, P. Webb, and Y.C. Chan, W. Gambling, H. Tian, W. Zhu et al., Jpn. J. Appl. Phys. Part 1, 2000, 39, 1190.
[87] S.K. So, W.K. Choi, L.M. Leung, and K. Neyts., Appl. Phys. Lett., 1999, 74, 1939.
[88] J.H. Jou, S.M. Shen, S.H. Chen, M.H Wu, W.B. Wang, H.C. Wang, C.R. Lin, Y.C. Chou, P.H. Wu, and J.J. Shyue. Appl. Phys. Lett., 2010, 96, 143306.
[89] Y. Zheng, S.H. Eom, N. Chopra, J.Lee, F. So, and J. Xue, Appl. Phys. Lett., 2008, 92, 223301.
[90] 陳正忠,國立清華大學碩士論文,民國97年,93頁。
[91] J.H. Jou, W.B. Wang, M.F. Hsu, J.J.Shyue, C.H. Chiu, I-Ming Lai, S.Z.Chen, P.H. Wu, C.C. Chen, C.P. Liu, and S.M. Shen, ACS. Nano, 2010.
[92] 李君浩,台灣大學光電所所訊,Electrical and Optical Characteristics of OLED with Bipolar Emitting Layer,34期,民國97年。
[93] Y. k Seo, and D.G. Moon, Synthetic Metals, 2010, 160, 113.
[94] 陳金鑫、黃孝文,OLED夢幻顯示器.OLED材料與元件,46頁。
 
 
 
 
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