分子機械應力對共軛小分子與高分子光電及拉曼光譜行為之影響

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研究生：	鄭元瑋 Cheng, Yuan-Wei
論文名稱：	分子機械應力對共軛小分子與高分子光電及拉曼光譜行為之影響 The influence of mechanical stresses on photoluminescence and Raman polarization behavior of conjugated small molecules Rhodamine 6G and polymer MEH-PPV
指導教授：	楊長謀 Yang, Chang-Mou
口試委員:	戴子安 Dai, Chi-An 蔣酉旺 Chiang, Yeo-Wan 郭昌恕 Kuo, Chang-shu
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：	2017
畢業學年度：	105
語文別：	中文
論文頁數：	93
中文關鍵詞：	共軛高分子、光致發光、機械應力、電子與聲子的交互作用、分子拘束、濃度淬滅
外文關鍵詞：	conjugated polymers, photoluminescence, mechanical stress, electron-phonon interactions, molecular constraints, concentration quenching
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由最近的研究中發現，共軛高分子分子鏈在拉伸後，會因為分子鏈處於分子拘束的狀態，而能有效地降低分子鏈上的電荷捕捉能力，使電子和聲子的交互作用減少，造成螢光效率大幅的上升。本研究延用此方法在發光小分子Rhodamine 6G (R6G)上，將R6G製成薄膜後，利用雙層分子極限拉伸法，探討小分子的機械拉伸對光電效率的影響。我們發現在分子拉伸後，小分子R6G的螢光PL強度仍然有上升，但是沒有高分子這麼顯著，原因是小分子容易由拉伸狀態鬆弛，造成分子上的應力，無法有效的累積，以達到分子拘束的效果。由濃度效應和微觀拉曼光譜的研究，我們發現外加機械應力在低濃度小分子R6G上的效果，和作用在高分子上相似，但當濃度提高時，小分子的concentration quenching逐漸上升，而我們所觀察到高濃度R6G之PL發光增益，是因為拉伸造成局部濃度下降，減低concentration quenching所引起的。

The molecular confinement effect via mechanical stretching of producing dramatic PL enhancements as recently observed in conjugated polymers was examined for one of the small molecule counterpart, the rhodamine 6G (R6G). By invoking a special two-layer stretching method on copper grids with molecular-scale stress analysis, we found that R6G, upon mechanical stretching, exhibited only small enhancements of the PL efficiency. At low concentration, this effect was attributed to suppression of electron-phonon interactions. At high concentration, the enhancements were arising from decreases of concentration quenching rather than suppression of electron-phonon coupling that dominates in the molecularly confined conjugated polymers. This work hence concludes that simple mechanical stretching is incapable to produce for small molecules the sufficient segmental stresses required for reduced electron-phonon coupling for the enhancements of optoelectronic efficiencies.

摘要    I
Abstract    II
致謝    III
目錄    IV
圖目錄    VIII
表目錄    XVI
第一章 簡介    1
第二章 文獻回顧    3
2-1 高分子薄膜應變機制及機械性質    3
2-1-1 纖化區(craze)介紹    3
2-1-2 彈性形變區的介紹    6
2-1-3 微頸縮機制    7
2-1-4 薄膜機械性質的計算    9
2-1-5 AFMREAD 基本原理及軟體計算薄膜機械性質[18][22]    10
2-2 交連(cross-link)與交纏網路(entanglement network)    18
2-2-1 交連(cross-link)    18
2-2-2 高分子鏈段交纏(entanglement)網路    18
2-2-3 拉伸對於交纏密度(entanglement density)之影響    19
2-3 共軛高分子MEH-PPV    21
2-3-1 MEH-PPV的發光性質    21
2-3-2 MEH-PPV混摻之稀釋效應    24
2-4 共軛高分子的拉伸實驗    26
2-5 共軛小分子Rhodamine 6G    28
2-5-1 Rhodamine 6G之濃度淬滅效應(concentration quenching effect)    28
第三章 實驗方法    30
3-1 實驗材料    30
3-1-1 小分子及高分子    30
3-1-2 有機溶劑    32
3-1-3 實驗基材    34
3-2 各項實驗薄膜製備    35
3-2-1 單層系統 PS摻雜R6G拉伸實驗    35
3-2-2 雙層連續旋轉塗佈系統 雙層結構PS+R6G/PMMA拉伸實驗    36
3-2-3 高濃度系統 雙層結構 MEH-PPV+PS拉伸實驗    39
3-3 實驗方法    41
3-3-1 拉伸實驗方法    41
3-3-2 封裝製程    41
3-4 儀器介紹與分析    44
3-4-1 光學顯微鏡 (Optical microscopy)    44
3-4-2 螢光光譜儀(Photoluminescence Spectrometer)    45
3-4-3 原子力顯微鏡 (Atomic force microscopy)    46
3-4-4 原子力顯微鏡整合共軛焦螢光光譜儀及偏極化拉曼光譜系統    48
3-4-5 共軛焦微拉曼光譜系統    50
第四章 結果與討論    52
4-1 拉伸單層小分子薄膜實驗    52
4-1-1 薄膜表面形貌    53
4-1-2 原子力顯微鏡細掃纖化區之觀察    55
4-1-3 拉伸單層R6G薄膜之機械性質探討    57
4-1-4 低濃度單層PS薄膜混摻R6G之光致發光光譜    59
4-1-5 雙層連續旋轉塗佈系統 雙層結構PS+R6G/PMMA    60
4-1-6 雙層結構PS+R6G/PMMA之表面形貌    61
4-1-7 雙層結構PS+R6G/PMMA之光致發光光譜    64
4-1-8 小分子Rhodamine 6G之concentration quenching effect    69
4-2 拉伸高分子薄膜實驗    71
4-2-1 薄膜表面形貌    71
4-2-2 纖化區的產生與成長    73
4-2-3 原子力顯微鏡細掃纖化區之觀察    76
4-2-4 拉伸高分子薄膜之機械性質探討    80
4-3 共軛高分子與小分子的偏極化拉曼(Raman)行為    84
第五章 結論    89
第六章 參考文獻    91


                                

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全文公開日期 2022/02/23 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (國家圖書館：臺灣博碩士論文系統)

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