有機發光二極體用高分子奈米複合材料之光電性質研究

Abstract

本研究內容主要利用雙苯環取代的PPV聚合物(DP-PPV)衍生物和MEH-PPV高分子摻混CdSe/ZnS量子點光電性質研究和元件陷域能階的探討。此外我們也合成新的磷光Pt金屬錯合物，並探討其光電性質與陷域能階的研究。 本研究的第一部分，我們利用兩種不同雙苯環取代的PPV聚合物(DP-PPV)的衍生物，分別是一個苯環取代，另一個為fluorene取代基團取代的高分子，將兩種不同比例共聚的高分子(分別為P1和P2)和CdSe/ZnS量子點摻混，其元件的結果可以獲得大幅的提升。在高分子P1中，元件的最大亮度為697 cd/m2在，最大效率則為0.23 cd/A，在掺混CdSe/ZnS量子點後，元件的亮度可以提升到2794 cd/m2，效率也提升為0.9 cd/A。而在P2的系統中，亮度從3949 cd/m2提升到8192 cd/m2，效率則從0.23 cd/A提高至1.27 cd/A。從hole-only和electron-only元件可以發現，CdSe/ZnS量子點在元件中扮演電洞阻擋的功能，藉由平衡電子和電洞的速率，進而增加再結合的機率，以提高元件的效能。 在本研究的第二部分，利用MEH-PPV高分子摻混CdSe/ZnS量子點的有機發光二極體元件中，元件的提昇現象也是可以被觀察到。最大亮度可以從65 cd/m2增加到155 cd/m2，最大效率則從0.005 cd/A提高至0.03 cd/A。利用電荷深層能階瞬間光譜儀(Q-DLTS)儀器來研究MEH-PPV高分子摻混CdSe/ZnS量子點元件中的陷域能階和參數。從Q-DLTS圖譜的結果中發現，CdSe/ZnS量子點的添加不但可以產生一個新的陷域，也可以讓原本MEH-PPV高分子元件中的陷域密度降低，進而降低電子電洞在元件中被陷域補抓的機會而增加再結合的機率，提高元件的表現。 最後我們合成含Pt 金屬的磷光錯合物，將此材料製作成有機發光元件，元件的驅動電壓為15 V，最大亮度為607 cd/m2，最高效率則為0.28 cd/A。從Q-DLTS圖譜得知在PVK+PBD的系統中，主要有三個不同的陷域型態，活化能分別為ET1 = 0.33 eV、ET2 = 0.4 eV和ET3 = 0.51 eV。而在掺混Pt錯合物之後，有兩個陷域依然存在(Peak I and Peak III)，另一個陷域則消失了(Peak II)，另外還產生了新的兩個陷域(Peak IV and Peak V)，活化能分別是ET4 = 0.25 eV和ET5 = 0.18 eV。我們認為消失的陷域可能扮演載子的淬滅中心，而新生成的陷域可能有利於電子和電洞的平衡，進一步提升元件的表現。