研究生: |
徐茂峰 Hsu, Mao-Feng |
---|---|
論文名稱: |
以小分子材料旋塗製備高效率有機發光二極體 High-efficiency Molecule-based Organic Light-emitting Diodes Via Solution Process |
指導教授: |
周卓煇
Jou, Jwo-Huei |
口試委員: | |
學位類別: |
博士 Doctor |
系所名稱: |
工學院 - 材料科學工程學系 Materials Science and Engineering |
論文出版年: | 2009 |
畢業學年度: | 98 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 95 |
中文關鍵詞: | 有機發光二極體 、高效率 、濕式製備 |
外文關鍵詞: | Organic Light Emitting Diodes, High Efficiency, Solution Process |
相關次數: | 點閱:3 下載:0 |
分享至: |
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報 |
本研究以小分子磷光材料,利用旋塗製程,製作一系列具單一發光層之有機電致發光二極體(Organic Light Emitting Diode, OLED),所製備之元件可分為兩部分探討。
第一部分:將一新穎奈米點摻混入電洞傳輸層,以大幅增加白光磷光OLED元件之效率;其中,奈米點為聚矽酸(polysilicic acid;PSA),電洞傳輸層為poly(3,4-ethylene-dioxy- thiophene)-poly- (styrenesulfonate);而奈米點摻混的濃度與粒徑大小,對於元件效率有深遠的影響,當奈米點粒徑為8 nm,摻混濃度為14 wt %時,所得純白光元件,亮度在100 cd/m2時,發光效率從6.8 lm/W提升至23.7 lm/W,增加350%;元件效率之提昇,可歸因於奈米點可有效調整電洞進入發光層之數量,造成載子注入平衡。
第二部分:合成出新穎綠色磷光銥金屬錯合物bis[5-methyl-7-trifluoromethyl-5H-benzo(c)(1,5)naphthyridin-6-one]iridium(picolinate)(CF3BNO),此錯合物具備短激態生命期(excited-state lifetime, 0.30 μs)及高量子產率(quantum yield, 95%);以此CF3BNO染料搭配主體材料4,4’-bis(9-carbazolyl)biphenyl,以製備綠光OLED元件時,其能量效率,在100 cd/m2下,達89.1cd/A (69.8 lm/W),Commission internationale de l'éclairage 1931色座標為(0.22, 0.51);除了此磷光材料擁有優異磷光特性外,此元件之高效率,也可歸因於適當的元件製程與結構能階設計,讓電子傾向直接注入到主體材料上,使電子電洞在主體上進行再結合,形成激子;再藉由能量傳遞的方式,傳導到客體CF3BNO;因此,避免過多激子在客體形成,而造成淬熄現象。
[1] R. Duggal, J. J. Shiang, C. M. Heller, D. F. Foust, Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 3470.
[2] W. D’ Andrade, S. R. Forrest, Adv. Mater. 2004, 16, 1585.
[3] J. Kido, M. Kimura, K. Nagai, Science, 1995, 267, 1332.
[4] Z. Shen, P. E. Burrows, V. Bulović, S. R. Forrest, M. E. Thompson, Science, 1997, 276, 2009.
[5] J. H. Jou, P. H. Chiang, Y. P. Lin, C. Y. Chang, C. L. Lai, Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 043504.
[6] M. Pope, C. E. Swenberg, Electronic Process in Organic Crystals and Polymers, Second Edition, Oxford University Press, New York, 1999.
[7] 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.
[8] R. C. Kwong, S. Lamansky, M. E. Thompson, Adv. Mater. 2000, 12, 1134.
[9] M. Ikai, S. Tokito, Y. Sakamoto, T. Suzuki, Y. Taga, Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 156.
[10] Z. Y. Xie, L. S. Hung, S. T. Lee, Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 1048.
[11] F. Nüesch, D. Berner, E. Tutiš, M. Schaer, C. Ma, X. Wang, B. Zhang, L. Zuppiroli, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 323.
[12] J. H. Jou, C. C. Chen, Y. C. Chung, M. F. Hsu, C. H. Wu, S. M. Shen, M. H. Wu, W. B. Wang, Y. C. Tsai, C. P. Wang, J. J. Shyue, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 121.
[13] 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.
[14] J. H. Jou, C. J. Wang, Y. P. Lin, Y. C. Chung, P. H. Chiang, M. H. Wu, C. P. Wang, C. L. Lai, C. Chang, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 223504.
[15] S. A. Carter, J. C. Scott, P. J. Brock, Appl. Phys. Lett. 1997, 71, 1145.
[16] C. O. Poon, F. L. Wong, S. W. Tong, R. Q. Zhang, C. S. Lee S. T. Lee, Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 1038.
[17] J. H. Jou, M. C. Sun, H. H. Chou, C. H. Li, Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 043508.
[18] Bernanose, M. Conet, P. Vouauzx, J. Chem. Phys. 1953, 50, 64.
[19] P. Pope, H. P. Kallmann, P. J. Magnante, Chem. Phys. 1963, 38, 2042.
[20] W. Helfrich, W. G. Schneider, Phys. Rev. Lett. 1965, 14, 229.
[21] W. Helfrich, W. G. Schneider, J. Chem. Phys. 1966, 44, 2902.
[22] P. S. Vincett, W. A. Barlow, R. A. Hann, G. G. Robert, Solid Thin Films 1982, 94, 171.
[23] R. H. Patridge, Polymer 1983, 24, 733.
[24] C. W. Tang, and S. A. VanSlyke, Appl. Phys. Lette. 1987, 51, 913.
[25] S. A. VanSlyke, C. W. Tang, and L. C. Robert, US. Pat. 1988, 4,720,432.
[26] W. Tang, S. A. VanSlyke, and C. H. Chen, J. Appl. Phys. 1989, 65, 3610.
[27] 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.
[28] R. H. Friend, J. H. Burroughes, and D. D. Bradley, US. Pat. 1993, 5,247,190.
[29] C. Adachi, S. Tokito, T. Tsutsui, S. Saito, Jpn. J. Appl. Phys. 1988, 27, 713.
[30] M. Era, C. Adachi, T. Tsutsui, S. Saito, Chem. Phys. Lett. 1991, 178, 488.
[31] J. Kido, M. Kohda, K. Okuyama, K. Nagai, Appl. Phys. Lett. 1992, 61, 761.
[32] J. Kido, K. Hongawa, K. Okuyama, K. Nagai, Appl. Phys. Lett. 1994, 64, 815.
[33] J. Kido, M. Kimura, K. Nagai, Science, 1995, 267, 1332.
[34] G. E. Jabbour, B. Kippelen, N. R. Armstrong, and N. Peyghambarian, Appl. Phy. Lett., 1998, 73, 1185.
[35] M. A. Baldo, S. Lamansky, P. E. Burrows, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett., 1999, 75, 4.
[36] M. Pope and C. E. Swenberg, Electronic Process in Organic Crystals and Polymers, Second Edition, Oxford University Press, New York, 1999.
[37] Dodabalapur, Bell Lab., Solid State Com., 1997, 102, 259.
[38] S. Miyata, H. S. Nalwa, Organic Electroluminescent Materials and Devices, Gordon and Breach Science Publishers, 1997, Chap 1.
[39] M. A. Baldo, D. F. O’Brien, Y. You, A. Shoustikov, S. Sibley, M. E. Thompson, S. R. Forrest, Nature, 1998, 395, 151.
[40] T. Förster, Ann. Phys., 1948, 6, 55.
[41] L. Dexter, J. Chem. Phys., 1953, 21, 836.
[42] S. Miyata and H. S. Nalwa, Organic Electroluminescent Materials and Devices, Gordon and Breach Science Publishers, 1997, Chap 8.
[43] S. Miyata and H. S. Nalwa, Organic Electroluminescent Materials and Devices, Gordon and Breach Science Publishers, 1997, Chap 9.
[44] J. Yang and J. Shen, J. Appl. Phys., 1998, 84, 2105.
[45] Z. Liu and J. Pinto, J. Soaves, E. Pereira, Synth. Metals, 2001, 122, 177.
[46] Commission Internationale de L’eclairage (CIE), Colorimetry, Publication Report No. 15.2, 1986.
[47] M. A. Baldo, D. F. Brlen, and S. R. Forrest, US. Pat. 2000, 6,097,147.
[48] L. S. Hung, and C. W. Tang, US. Pat. 1997, 5,677,572.
[49] D. Heithecker, A. Kammoun, T. Dobbertin, T. Riedl, E. Becker, D. Metzdorf, D. Schneider, H.-H. Johannes, W. Kowalsky, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 4178.
[50] S. A. VanSlyke, C. H. Chen, C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 1996, 69, 2160.
[51] K. A. Higginson, X. Zhang, F. Padaimitrakoppulos, Chem. Mater. 1998, 10, 1017.
[52] S. A. VanSlyke, C. H. Chen, C. W. Tang, US. Pat. 1991, 5,061,569.
[53] H. Sasabe, E. Gonmori, T. Chiba, Y. J. Li, D. Tanaka, S. J. Su, T. Takeda, Y. J. Pu, K. I. Nakayama, J. Kido, Chem. Mater. 2008, 20, 5951.
[54] T. M. Brown, J. S. Kim, R. H. Friend, F. Cacialli, R. Daik, W. J. Feast, Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 1679.
[55] A. Babel, S. A. Jenekhe, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13656.
[56] S. A. Carter, J. C. Scott, and P. J. Brock, Appl. Phys Lett., 1997, 71, 1145.
[57] V. Bliznyuk, B. Ruhstaller, P. J. Brock, U. Scherf, S. A. Carter, Adv. Mater. 1999, 15, 11.
[58] Z. F. Zhang, Z. B. Deng, C. J. Liang, M. X Zhang, D.H. Xu, Displays., 2004, 24, 231.
[59] Y. Li, A. Rizzo, M. Mazzeo, L. Carbone, L. Manna, R. Cingolani, G. Gigli, J. Appl. Phys, 2005, 97, 113501.
[60] J. W. Park, Md. H. Ullah, S. S. Park, C. S. Ha, J. Mater Sci:Mater Electron, 2007, 18, S393.
[61] C. J. Chang, C.H. Yang, K. Chen, Y. Chi, C. F. Shu, N. L. Ho, Y. S. Yeh, P. T. Chou, Dalton Trans. 2007, 1881.
[62] W. S. Huang, J. T. Lin, C. H. Chien, Y. T. Tao, S. S. Sun, Y. S. Wen, Chem. Mater. 2004, 16, 2480.
[63] S. C. Lo, N. A. H. Male, J. P. J. Markham, S. W. Magennis, P. L. Burn, O. V. Salata, I. D. W. Samuel, Adv. Mater. 2002, 14, 975.
[64] X. Yang, D. C. Müller, D. Neher, K. Meerholz, Adv. Mater. 2006, 18, 948.
[65] N. Rehmann, D. Hertel, K. Meerholz, H. Becker, S. Heun, Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 103507.
[66] D. Tanaka, H. Sasabe, Y. J. Li, S. S. Su, T. Takeda, J. Kido, Jpn. J. Appl. Phys. 2007, 46, 1, L10.
[67] J. H. Jou, Y. S. Chiu, C. P. Wang, R. Y. Wang, H. C. Hu, Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 193501.
[68] M. Fujihira, L. Do, A. Koike, and E. Han, Appl. Phys. Lett., 1994, 68, 1787. 66
[69] T. Mori, S. Miyake, and T. Mizutani, Jpn. J. Appl. Phys., 1995, 34, 845.
[70] M. Fujihira, L. Do, A. Koike, and E. Han, Appl. Phys. Lett., 1996, 68, 1787.
[71] R. Schlatmann, D. Wilms Floet, A. Hilberer, F. Garten, P. J. M. Smulders, J. M. Klapwijk, and G. Hadziioannou, Appl. Phys. Lett., 1996, 69, 1764.
[72] E. Strukeji, S. E. Shaheen, S. Thayumanavan, S. Barlow, R. H. Grubbs, S. R. Marder, B. Kippelen, and N. Peyghambarian, Chem. Mater., 1998, 10, 1668.
[73] P. E. Burrows, V. Bulovic, S. R. Forrest, L. S. Sapochak, D. M. McCarty, and M. E. Thompson, Appl. Phys Lett., 1994, 65, 2922.
[74] H. Aziz, and Z. D. Popovic, Chem. Mater. 2004, 16, 4522
[75] Y. C. Tsai, J. H. Jou, Appl. Phys. Lett.,2006, 89, 243521.
[76] J. McElvain, H. Antoniadis, M. R. Hueschen, J. N. Miller, D. M. Roitman, J. R. Sheets, and R. L. Moon, J. Appl. Phys., 1996, 80, 6002.
[77] Kawaharada, M.; Ooishi, M.; Saito, T.; Hasegawa, E., Synth. Met. 1997, 91 113.
[78] L. Do, E. Han, N. Yamamoto, and M. Fujihira, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1996, 280, 373.
[79] Y. Liew, H. Aziz, N. Hu, H. Chan, G. Xu, Z. Popovic Appl.Phys. Lett. 2000, 77, 2650.
[80] H. Aziz, Z. Popovic, C. P. Tripp, N. Hu, A. Hor, G. Xu, Appl.Phys. Lett. 1998, 72, 2642.
[81] M. Schaer, F. Nuesch, D. Berner, W. Leo, L. Zuppiroli, Adv.Funct. Mater. 2001, 11, 116.
[82] W. Wang, S. F. Lim, S. J. Chua, J. Appl. Phys. 2002, 91, 5712.
[83] M. Probst and R. Haight, Appl. Phys. Lett., 1997, 70, 1420.
[84] H. Aziz, Z. D. Popovic, N. X. Hu, A. M. Hor, G. Xu, Science 1999, 283, 1900.
[85] Z. Popovic, H. Aziz, A. Ioannidis, N. Hu, P. N. M. dos Anjos, Synth. Met. 2001, 123, 179.
[86] Z. D. Popovic, H. Aziz, N. Hu, A. Ioannidis, P. N. M. dos Anjos, J. Appl. Phys. 2001, 89, 4673.
[87] J. Yang, J. Shen, J. Appl. Phys. 1998, 84, 2105.
[88] H. Aziz, Z. Popovic, Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 2180.
[89] H. Aziz, Z. Popovic, In Proceedings of SPIE Conference on Organic Light Emitting Materials and Devices VI; Seattle, WA, July 7-11, 2002, 2003, Vol. 4800, p 80.
[90] J. Shen, D. Wang, E. Langlois, W. A. Barrow, P. J. Green, C. W. Tang, J. Shi, Synth. Met., 2000, 111/112, 233.
[91] H. Aziz, Z. Popovic, S. Xie, A. Hor, N. Hu, C. P. Tripp, and G. Xu, Appl. Phys. Lett., 1998, 72, 756.
[92] P. E. Burrows, V. Bulovic, S. R. Forrest, L. S. Sapochak, D. M. McCarty, M. E. Thompson, Appl. Phys. Lett. 1994, 65,2922.
[93] J. McElvain, H. Antoniadis, M. R. Hueschen, J. N. Miller, D. M. Roitman, J. R. Sheats, R. L. Moon, J. Appl. Phys. 1996, 80, 6002.
[94] Y. Kim, D. Choi, H. Lim, C.-S. Ha, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 2200.
[95] F. Papadimitrakopoulos, X. Zhang, D. L. Thomsen III, and K. A. Higginson, Chem. Mater., 1996, 8, 1363.
[96] H. Aziz, Z. Popovic, S. Xie, A. M. Hor, N. X. Hu, C. Tripp, and G. Xu, Appl. Phys. Lett., 1998, 72, 756.
[97] Y. Sato, and H. Kanai, Mol. Cryst. Liquid Cryst., 1994, 253,144.
[98] Y. G. Hsu and C. P. Wang, Journal of Polymer Research, 2003, 10, 201.
[99] S. Janietz, D. D. C. Bradley, M. Grell, C. Giebeler, M. Inbasekaran, E. P. Woo, Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 2453.
[100] Lin, W. C.; Wang, W. B.; Lin, Y. C.; Yu, B. Y.; Chen, Y. Y.; Hsu. M. F.; Jou. J. H.; Shyue. J. J.; Org. Electron. 2009, 10, 459.