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研究生: 陳佩怡
論文名稱: 共軛高分子之線性和非線性光致螢光現象研究
Study of Linear and Nonlinear Photoluminescence in Conjugate Polymer
指導教授: 齊正中
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: 2007
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 51
中文關鍵詞: p3ht螢光光譜共軛高分子
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  • 我們用鈦:藍寶石鎖模雷射,波長為800nm,單一脈衝功率81KW經過啾頻脈衝放大(chirped-pulse amplification)後,波長為800nm,單一脈衝功率為4GW的雷射作為激發光,在有機半導體材料上激發出螢光來,藉此來觀察有機半導體材料其多光子吸收的現象,並由螢光的頻譜特性來了解其有機半導體的能帶結構及其非線性吸收的效率。
    從非線性吸收的實驗結果我們可發現,當入射光強度越來越大時,入射光強和螢光的訊號有非線性項的產生和線性吸收項的產生,且比例約為0.82倍。比較800nm所造成的非線性吸收螢光光譜和400nm所造成的線性吸收螢光光譜,發現800nm所造成的螢光光譜少了650nm的峰值。我們假設可能是在較高的單重激發態上的激子吸收800nm的雷射光進而產生能階躍遷。
    在另一個實驗中,我們加入綠光532nm激發更多的載子在單重激發態上,探討800nm所產生的螢光,但因為樣品對532nm的吸收很強,故有較多單重激發態上的載子激發到更高的能態導致樣品被破壞。此也可驗證了我們之前假設有更高能態的存在。


    目錄 第一章 導論----1 1.1有機半導體 1 1.2研究動機----1 1.3論文架構----2 第二章 實驗原理----3 2.1 共軛高分子的材料特性----3 2.1-1 共軛高分子的電子結構----4 2.1-2共軛高分子能量傳輸機制----6 2.2能態躍遷機率原理----8 2.2-1 Photoluminescence(PL)光致發光原理----9 2.2-2 Photo-induced absorption(PA)----9 2.3非線性吸收,多光子吸收----10 第三章 實驗系統的架設----15 3.1短脈衝雷射系統(Pluse Laser System)----15 3.2 Hurricane雷射脈衝寬度量測系統[3-2]----17 3.3線性激發光致螢光系統 (Linear-Excitation Photoluminescence) ------------------------------------------19 3.5非線性激發光致螢光系統檢測----22 第四章 實驗樣品的特性和製程----24 4.1 P3HT(poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl))----24 4.2 P3HT(poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl))的PL光譜----25 4.3 P3HT(poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl))薄膜的製程----26 第五章 實驗數據分析與結論----27 5.1線性激發光致螢光(Linear-Excitation Photoluminescence) ------------------------------27 5.1-1 Photo-induced absorption(PA)----27 5.1-2藍光(400nm)線性激發(Linear-Excitation Photoluminescence) ----27 5.1-3 405nm CW雷射(Continuous Wave Laser)的線性激發----32 5.1-4 532nm CW雷射(Continuous Wave Laser)的線性激發----33 5.1-5 螢光的衰變週期(decay time)----35 5.2非線性激發光致螢光(Nonlinear-Excitation Photoluminescence) ----36 5.2-1紅光(800nm)非線性激發(Nonlinear-Excitation Photoluminescence)----36 5.2-2以532nm綠光激發P3HT,量測紅光(800nm)非線性激發(Nonlinear-Excitation Photoluminescence)----41 第六章 結論----48 參考文獻----------50

    参考文獻
    第一章参考文獻
    [1-1]張品全,”科學發展”,349期,22~29(2002)
    [1-2]H.Spanggaard, F.C. Krebs,”A brief history of the development of organic and polymeric photovoltaics”,Sol. Energy Mater. Sol. Cells 83, 125(2004)
    [1-3]X.M. Jiang, R. Osterbacka,”Spectroscopic Studies of Photoexcitations in Regioregular and Regiorandom Polythiophene Filems”,Adv. Funct. Mater. 2002,12,No.9.
    第二章参考文獻
    [2-1]G. Grosso, R.Farchioni, Organic electronic materials:conjugated polymers and low molecular weight organic solidsSpringer,2001
    [2-2]CHARLES KITTEL, Introduction to Solid State Physics,1996
    [2-3]http://www.myoops.org/twocw/mit/NR/rdonlyres/Electrical-Engineering-and-Computer-Science/6-973Organic-OptoelectronicsSpring2003/85BD1D00-95D6-4E4B-A541-C077045ECB3C/0/8.pdf
    [2-4] 陳重餘,”單光子時間解析技術應用在共軛高分子材料上的研究”, 清華大學物理系碩士論文,民國93年7月
    [2-5] 傅如彬,”藍光材料光激载子動態特型研究”,清華大學物理系碩士論文,民國87年7月
    [2-6]林世航,”氮化鎵薄膜之光致螢光現象研究”,清華大學物理系碩士論文,民國94年10月
    [2-7]J.J. Sakurai,”Modern Quantum Mechanics(Revised Edition)”,1994
    第三章 参考文獻
    [3-1]李國銘,”利用脈衝雷射與兆赫波來研究鑭鍶錳氧化合物的動力行為”, 清華大學物理系碩士論文,民國95年7月
    [3-2]張哲嘉,”利用脈衝雷射與兆赫波來研究奈米碳管的動力行為”, 清華大學物理系碩士論文,民國95年7月
    第四章 参考文獻
    [4-1] Zhenan Bao, Ananth Dodabalapur, Andrew J. Lovinger”Soluble and processable reioregular poly(3-hexylthiophene) for thin filmfield effect transistor applications with hight mobility”,Appl. Phys.Lett.69,4108(1996)
    [4-2] H. Sirringhaus,P.J. Brown, R.H. Friend,”Two-dimensional charge transport in self-organized hight-mobility conjugated polymers’,Nature 401,685(1999)
    [4-3]R. Osterbacka, C.P. An, X.M. Jiang, Z.V. Vardeny, Science
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    [4-4]O. J. Korovyanko, R. Osterbacka, X.M. Jiang, Z.V. Vardeny, Phys. Rev.
    B 2001,64,235 122
    [4-5]B. Kraabel, D. Moses, and A. J. Heeger,J Chem Phys Vol 103 No,12
    22(1995)

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