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研究生： 葉子豪
論文名稱： 氘原子取代之發光材料對綠色磷光有機發光元件之影響與性質探討
Effects of Deuterated Light Emitting Materials on the Performance of Green Phosphorescence Organic Light Emitting Devices
指導教授： 黃國柱
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年： 2005
畢業學年度： 93
語文別： 中文
論文頁數： 104
中文關鍵詞： 氘原子 、有機發光元件 、綠色磷光
外文關鍵詞： Deuterated, Organic Light Emitting Devices, Green Phosphorescence
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    • 從光化學的基本原理探討發光材料的能量如何在激發態經由非放光路徑損失，並且提出以氘原子取代的材料來減低其發生的可能性，以提升材料的發光效率。合成氘原子取代的有機發光材料，並且製作成元件，可以使發光亮度、效率和元件耐久度皆增加。亮度和效率皆能增為1.5倍以上，且氘化後的材料施加電壓即使到20V，亮度和效率仍然有不錯的表現，顯示出氘原子取代的材料對於有機發光元件是一個很不錯的選擇。

    目錄 第一章 緒論 第一節 有機電致發光的沿革..............................................................1 第二節 光激發光原理..........................................................................4 第三節 OLED發光機制......................................................................6 第四節 摻雜系統的能量轉移機制....................................................11 第五節 元件發光效率........................................................................13 第六節 有機電激磷光材料................................................................15 第七節 氘化取代................................................................................17 第二章 銥金屬錯合物的氘取代合成與在綠光元件的應用 前言......................................................................................................23 第一節 氘原子取代Ir(ppy)2(acac)的合成與鑑定............................23 第二節 氘原子取代Ir(ppy)2(acac)的物理性質................................31 第三節 元件製作與性質探討...........................................................43 第四節 結論.......................................................................................52 第三章 主發光體CBP的氘取代合成與在有機發光元件的應用 前言....................................................................................................53 第一節 氘原子取代CBP的合成與鑑定.........................................54 第二節 氘原子取代CBP的物理性質.............................................60 第三節 元件製作與性質探討..........................................................65 第四節 結論......................................................................................79 第四章 主發光體CCP的氘取代合成與在有機發光元件的應用 前言....................................................................................................80 第一節 合成反應與鑑定...................................................................80 第二節 元件製作與性質探討...........................................................81 第三節 結論.......................................................................................83 第五章 實驗部分 第一節 使用儀器...............................................................................84 第二節 實驗步驟...............................................................................86 參考文獻...............................................................................................92 光譜資料...............................................................................................95 圖目錄 圖1-1. Anthracene的化學結構................................................................2 圖1-2. 1987年柯達公司所發表的元件結構與Alq及diamine的結構..3 圖1-3. PPV的化學結構............................................................................3 圖1-4. 激發電子去活化的形式...............................................................5 圖1-5. 激發子的內部量子效率...............................................................7 圖1-6. 雙層式薄膜OLED結構.............................................................10 圖1-7. 三層式薄膜OLED結構.............................................................11 圖1-8. Förster及Dexter能量轉移示意圖.................................................12 圖 1-9. 元件放光效率圖........................................................................14 圖1-10. Ir錯合物的結構.........................................................................17 圖1-11. C-D與C-H的振動頻率.............................................................20 圖1-12. C-D鍵與C-H鍵的lifetime比較.............................................21 圖2-1. NMR示意圖................................................................................25 圖2-2. D-2-Phenylpyridine 質譜圖........................................................26 圖2-3. D-2-Phenylpyridine NMR光譜...................................................26 圖2-4. 氘化與未氘化的2-Phenylpyridine FT-IR光譜.........................28 圖2-5. D-Ir(ppy)2(acac)的X-ray結構圖.................................................30 圖2-6. D-Ir(ppy)2(acac)與H-Ir(ppy)2(acac)的UV-Vis吸收光譜...........31 圖2-7. D-Ir(ppy)2(acac)與H-Ir(ppy)2(acac)的PL光譜圖......................32 圖2-8. D-Ir(ppy)2(acac)和H-Ir(ppy)2(acac)的低溫磷光光譜.................33 圖2-9. D-Ir(ppy)2(acac)的UV及PL光譜圖..........................................35 圖2-10. H-Ir(ppy)2(acac)的UV及PL光譜圖........................................36 圖2-11. D-Ir(ppy)2(acac)與H-Ir(ppy)2(acac)的放光lifetime圖譜........39 圖2-12. D-Ir(ppy)2(acac)的熱重損失圖..................................................40 圖2-13. 元件的構造與材料分子結構圖...............................................44 圖2-14. D-Ir(ppy)2(acac)的元件電激發光光譜圖..................................45 圖2-15. D-Ir(ppy)2(acac) : H-CBP元件的CIE圖譜..............................45 圖2-16. D-Ir(ppy)2(acac)與H-Ir(ppy)2(acac)的亮度vs.電壓圖............46 圖2-17. D-Ir(ppy)2(acac)與H-Ir(ppy)2(acac)的電流密度vs.電壓圖.....47 圖2-18. 氘化及未氘化的Ir(ppy)2(acac)在H-CBP中的發光效率vs.電壓圖..........................................................................................48 圖2-19. D-Ir(ppy)2(acac)與H-Ir(ppy)2(acac)的亮度vs.電流密度........48 圖2-20. D-Ir(ppy)2(acac)與H-Ir(ppy)2(acac)的元件外部量子效率.....49 圖 2-21. D-Ir(ppy)2(acac)與H-Ir(ppy)2(acac)的發光效率....................50 圖2-22. D-Ir(ppy)2(acac)與H-Ir(ppy)2(acac)的電流效率......................51 圖3-1. Pd catalyst在Amination可能的反應機構.................................55 圖3-2. D-Carbazole的FT-IR圖譜.........................................................56 圖3-3. D-Carbazole的EI-MS.................................................................57 圖3-4. D-CBP的EI-MS圖譜.................................................................59 圖3-5. D-CBP與H-CBP的UV吸收光譜圖........................................60 圖3-6. D-CBP及H-CBP放光光譜圖....................................................61 圖3-7. D-CBP與H-CBP的TGA圖譜...................................................63 圖3-8. D-CBP的DSC圖譜.....................................................................64 圖3-9. 元件的構造與材料分子結構圖.................................................66 圖3-10. D-CBP為host的元件電激發光光譜圖...................................67 圖3-11. 以D-CBP為host元件的CIE圖譜.........................................67 圖3-12. 以D-CBP為host元件的亮度vs.電壓圖...............................68 圖3-13. 以D-CBP為host元件的電流vs.電壓圖...............................69 圖3-14. 氘化及未氘化的Ir(ppy)2(acac)在D-CBP中的發光效率vs.電壓圖..........................................................................................70 圖3-15. 以D-CBP為host元件的亮度vs.電流圖................................70 圖3-16. 氘化與未氘化材料效率vs.電壓圖..........................................72 圖3-17. D-CBP及H-CBP的元件亮度vs.電壓圖................................73 圖3-18. D-CBP及H-CBP元件的電流密度vs.電壓圖........................73 圖3-19. 連續施加高電壓對元件壽命的影響.......................................75 圖3-20. D-CBP與H-CBP元件的亮度vs.電流密度圖.........................76 圖3-21. 氘化與未氘化材料互相搭配對元件外部量子效率的比較...77 圖3-22. 氘化與未氘化材料互相搭配對元件電流效率的比較...........78 圖4-1. 元件的構造與材料分子結構圖.................................................78 圖4-2. 氘化與未氘化材料電流密度比較.............................................82 圖4-3. 元件亮度vs.電流密度作圖........................................................83 表目錄 表 2-1. D-Ir(ppy)2(acac)之Q.Y.值..........................................................37 表3-1. 各種Pd配位基角度的因素對反應性的比較...........................54 表3-2. 各種型態的bond dissociated energies........................................62 表3-3. 氘化與未氘化材料互相搭配對元件效率的影響比較.............77

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