以分散於PMMA基材和超薄膜除潤方法，研究分子局部機械應力與形變對共軛高分子MEH-PPV光電效率以及壽命之影響

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研究生：	李威政
論文名稱：	以分散於PMMA基材和超薄膜除潤方法，研究分子局部機械應力與形變對共軛高分子MEH-PPV光電效率以及壽命之影響 The influence of molecular stresses and deformations on the optoelectronic efficiencies and life of conjugated polymer MEH-PPV via PMMA dispersion and thin film dewetting
指導教授：	楊長謀
口試委員:	張豐志許聯崇白小明戴子安劉怡維
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 材料科學工程學系 Materials Science and Engineering
論文出版年：	2013
畢業學年度：	101
語文別：	中文
論文頁數：	109
中文關鍵詞：	共軛高分子、光電效率、局部應力
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本論文主要探討共軛高分子MEH-PPV當其分散在一個非光學活性的高分子PMMA並拉伸到交纏網路的極限，巨大的螢光增益因此產生。並經由將試片放置在真空退火，其表面形貌及纖化區的局部應力因PMMA吸水所造成的塑化現象有劇烈性的改變。針對其所產生的彈性形變區與纖化區來做探討，在MEH-PPV濃度為c=0.1wt%，其局部應力可達130MPa，纖化區約有34倍左右的螢光增益因子，反觀濃度為c=10wt.% ，其局部應力僅可達45MPa，約只有11倍左右的螢光增益因子；在彈性形變區則只有最多1.4倍的螢光增益因子。其應力效應為促使分子鏈段處於一拘束狀態，降低了局部形變區中MEH-PPV分子鏈上之電荷捕捉能力，抑制了charge-phonon coupling ，並以偏極化拉曼光譜分析其於優選方向之增強。並探討由纖化區所造成之waveguide effect約可以造成5%~10%螢光增益因子的貢獻。最後探討除潤的高分子薄膜受分子流變拘束而造成之發光增益，並以共焦螢光光譜儀分別對原始薄膜、液滴、殘留薄膜量測，分析其除潤後對其decay time所造成的影響。

摘要-------------------------------------------------------------------------------I
Abstract--------------------------------------------------------------------------II
致謝------------------------------------------------------------------------------IIV
目錄------------------------------------------------------------------------------V
圖目錄---------------------------------------------------------------------------IX
表目錄--------------------------------------------------------------------------XIX
第一章 簡介---------------------------------------------------------------------1
第二章 文獻回顧-----------------------------------------------------------------2
2-1 高分子薄膜除潤發生機制----------------------------------------------2
2-1-1 薄膜系統的自由能--------------------------------------------------2
2-1-2 薄膜的殘留應力-----------------------------------------------------4
2-2 高分子薄膜除潤發生類型----------------------------------------------7
2-2-1異質成核成長(heterogeneous nucleation growth) --------------8
2-2-2 spinodal dewetting--------------------------------------------------10
2-3 共軛高分子MEH-PPV-------------------------------------------------11
2-3-1 MEH-PPV之發光特性---------------------------------------------11
2-3-2 MEH-PPV之稀釋效應---------------------------------------------14
2-3-3 MEH-PPV之熱退火------------------------------------------------16
2-3-4 MEH-PPV之除潤---------------------------------------------------17
2-4 共軛高分子的拉伸-----------------------------------------------------21
2-5交連(cross-link)與交纏網路(entanglement network) --------------22
2-5-1 交連(cross-link) ----------------------------------------------------22
2-5-2交纏網路(entanglement network) --------------------------------23
2-6 高分子薄膜機械性質--------------------------------------------------23
2-6-1 纖化區的介紹------------------------------------------------------23
2-6-2 薄膜機械性質的計算---------------------------------------------27
2-6-3高分子薄膜微觀應力、應變計算---------------------------------29
2-6-4 AFMREAD軟體計算薄膜機械性質----------------------------34
第三章 實驗方法---------------------------------------------------------------37
3-1 實驗材料-----------------------------------------------------------------37
3-1-1 高分子材料---------------------------------------------------------37
3-1-2 有機溶劑------------------------------------------------------------37
3-1-3 實驗基材------------------------------------------------------------38
3-2 實驗方法-----------------------------------------------------------------39
3-2-1 MEH-PPV/PS熱除潤薄膜製備----------------------------------39
3-2-2 MEH-PPV/PMMA拉伸試片製備--------------------------------40
3-3 實驗儀器-----------------------------------------------------------------42
3-3-1 光學顯微鏡 (Optical microscopy) ------------------------------42
3-3-2熱重量分析儀 (TG/DTA) -----------------------------------------43
3-3-3光致發光光譜儀 (Photoluminescence spectroscopy) --------45
3-3-4原子力顯微鏡 (Atomic force microscopy) ---------------------48
3-3-5原子力顯微鏡整合共焦螢光光譜儀系統----------------------51
3-3-6低掠角X-ray反射率 (X-Ray reflectivity) ----------------------55
第四章 結果與討論------------------------------------------------------------61
4-1 共軛高分子薄膜之熱退火除潤--------------------------------------61
4-1-1 MEH-PPV/PS薄膜之熱退火除潤-------------------------------61
4-1-2 MEH-PPV/PS薄膜之熱退火除潤之膜厚效應----------------64
4-1-3 MEH-PPV/PS薄膜之熱退火除潤之殘留薄膜分析----------70
4-1-4 MEH-PPV/PS薄膜之decay time分析---------------------------71
4-2 共軛高分子薄膜之拉伸-----------------------------------------------75
4-2-1 共軛高分子薄膜之塑化------------------------------------------75
4-2-2 共軛高分子薄膜之除水及時效效應(aging) ------------------76
4-2-3 共軛高分子薄膜拉伸之纖化區的成長與分佈---------------77
4-2-4 共軛高分子薄膜拉伸之纖化區的機械性質探討------------80
4-2-5 共軛高分子薄膜拉伸之螢光增益之探討---------------------82
4-2-6 共軛高分子薄膜拉伸之偏極化拉曼(Raman)光譜----------87
4-2-7 共軛高分子薄膜拉伸之纖化區的waveguide effect---------89
4-3 發光元件製備-----------------------------------------------------------98
第五章 結論--------------------------------------------------------------------101
第六章 參考文獻--------------------------------------------------------------103
附錄------------------------------------------------------------------------------107
                                

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