固態NO Probe暨紅外光共軛高分子光偵測器之研究

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研究生：	蔡佩妤 Pei-Yu Tsai
論文名稱：	固態NO Probe暨紅外光共軛高分子光偵測器之研究 Solid-film NO Probe and conjugated polymer-based infrared photodiode
指導教授：	洪勝富 Sheng-Fu Horng 孟心飛 Hsin-Fei Meng
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電機資訊學院 - 光電工程研究所 Institute of Photonics Technologies
論文出版年：	2008
畢業學年度：	96
語文別：	中文
論文頁數：	68
中文關鍵詞：	一氧化氮、固態NO Probe 、紅外光共軛高分子光偵測器、exciplex
外文關鍵詞：	nitric oxide, solid fim of NO probe, infrared integrated film polymer photodiode
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Robert F. Furchgott、Louis J. Ignarro 和 Ferid Murad由於發現一氧化氮分子(nitric oxide，NO)是一種生物體中的重要的氣體訊息傳遞物質而獲頒1998年的諾貝爾生理醫學獎，從此也引發後人對一氧化氮的研究興趣。

我們研究的最終目標就是希望做一個用完即丟、可即時感測細胞釋放一氧化氮變化量的固態整合型生物感測器。本論文主要是在研究此固態整合型元件中的固態NO probe和符合NO Probe放光頻譜的紅外光共軛高分子光偵測器。
本論文使用的NO probe材料是由中研院化學所洪政雄老師實驗室合成。我們已成功驗證此固態NO probe確實會和NO分子反應，並造成其PL的下降。此外，此固態NO probe還具有可逆性與高選擇性兩項優勢。

利用P3HT/PCBM 當作共軛高分子光偵測器主動層，其元件結構為bulk heterojunction，當主動層增厚到微米時，此光偵測器可偵測光波長650-1000nm，而這是來自exciplex的吸收貢獻。在負偏壓下，此光偵測器在750nm的IPCE可達60%；甚至在1000nm還有3.6%。

中文摘要    …………………………………………………………………..     I
英文摘要    …………………………………………………………………..        II
致謝        …………………………………………………………………..        III
目錄        …………………………………………………………………...        V
圖目錄        …………………………………………………………………       VII
Chapter1    緒論…………………………………………………………….        1
    1-1    前言…………………………………………………………………..        2
    1-2    ㄧ氧化氮(Nitric Oxide, NO)在人體中的訊息傳導功能…………...        3
1-2-1    發現過程與三大實驗.....................................................        4
1-2-2    NO合成酶與NO合成酶抑制劑……………………..        7
1-2-3    NO在體內扮演的生理功效………………………….        9
    1-3    研究動機…………………………………………………………….       11
    1-4 論文架構…………………………………………………………….       11
Chapter2    理論背景……………………………………………………..       12
    2-1    共軛高分子材料特性………………………………………………       13
    2-2    共軛高分子光特性…………………………………………………       14
    2-3    共軛高分子能帶圖…………………………………………………       17
    2-4    共軛高分子的載子傳輸理論………………………………………       18
    2-5    共軛高分子光偵測器(Organic Photodiode, OPD)基本原理………       21
Chapter3    實驗製程、量測與材料…………………………………       23
3-1    元件製作流程及封裝………………………………………………       24
3-1-1    ITO蝕刻與圖樣化…………………………………….       25
3-1-2    ITO 清洗及表面處理…………………………………       27
3-1-3    電洞傳輸層(PEDOT:PSS)成膜……………………….       27
3-1-4    主動層P3HT/PCBM成膜……………………………       28
3-1-5    陰極Ca/Al蒸鍍………………………………………       28
3-1-6    封裝量測……………………………………………..       29
3-2    元件量測………………………………………………………….          29
3-2-1    共軛高分子材料UV、 PL量測……………………       29
3-2-2    共軛高分子光偵測器IPCE…………………………..       30
          (Incident Photon To Current Conversion Efficiency, IPCE)量測
3-3    材料介紹  …………………………………………………………       32
3-3-1    陰極材料………………………………………………       32
3-3-2    電子、電洞傳輸材料…………………………………       32
3-3-3    NO probe ……………………………………………..       33
3-3-4    NO Donor………………………………………………       33
Chapter4    實驗設計與結果……………………………………………       35
4-1    P3HT/PCBM 共軛高分子光偵測器……………………………….       36
4-2    NO probe固態膜基本特性…………………………………………       41
4-3    NO probe固態膜是否會與NO作用而使之PL下降驗證……….       44
4-3-1    量測方法設計與實驗結果…………………………….      45
4-3-2      重複性(repetition) ………………………………………        50
4-3-3      其他佐證…………………………………………………     52
(A)        PH測試…………………………………………………..       52
(B)        NO Donor 殘留物測試………………………………….       54
4-3-4        可逆性(reversibility)測試………………………………..       58
4-3-5        選擇性(selectivity)測試………………………………….       60
4-4    NO probe 溶液與固態膜比較 ……………………………………       63
4-4-1     UV和PL比較……………………………………………       63
4-4-2     PH測試……………………………………………………       64
4-4-3     NO Donor殘留物測試……………………………………       65
Chapter5    結論……………………………………………………………       66
Reference…………………………………………………………………….       68

                                

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全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

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