Abstract
本研究之目的為延續本實驗室設計合成之含有冠醚基接枝在側鏈的聚茀系高分子做為高分子發光二極體(polymer light-emitting diode, PLED)的電子注入層(electron injection layer, EIL)，用來取代易受大氣水氣及氧氣影響低功函數金屬陰極，使以高功函數金屬為陰極之元件表現提升。2011年，本實驗室盧信宏博士研究發現，含18-crwon-6在側鏈之聚茀系高分子(PCn6)與K+有最好的螯合效果，並做為藍光PLED元件之EIL時，可成功達成高效率藍光元件。 為了研究含有冠醚接枝聚茀系高分子做為電子注入層元件之特性，將不同鹼金屬族(Li、Na、K及Cs)之碳酸鹽類，分別摻入含有15-crown-5及18-crown-6之聚茀系高分子，陽離子以不同莫耳比例與冠醚螯合做為電子注入層，並且改變不同溶劑，發現元件的表現會與文獻上探討冠醚與陽離子螯合之穩定常數(Ks)有關。 文獻上以高分子電解質做為電子注入/傳輸層之元件，其對應離子種類與大小會影響電解質材料的性質，並且會有不同的元件表現。我們將不同金屬鹽類，分別摻入含有18-crown-6之聚茀系高分子，相同陽離子於同莫耳比例下與冠醚螯合做為電子注入層，探討不同陰離子對元件的表現，以及離子所造成的元件特性。 我們以PCn6摻雜鹽類使冠醚與金屬離子螯合做為電子注入層及β–PFO做為發光層之元件，量測元件長時間在小於元件啟動電壓操作下之EL光譜的變化，發現EL光譜在497 nm 左右及520~530 nm強度會增強，使元件光色由藍光變成藍綠光，為了瞭解光色改變的原因，因此改變摻雜不同陰離子鹽類、不同β-phase含量的PFO做為發光層之元件及改用不同金屬陰極，探討光色變綠(CIE座標 x+y＞0.3)的原因，最後我們推論以冠醚接枝聚茀系高分子做為電子注入層元件之電荷傳遞的機制及綠光形成的原因，當電子由冠醚與金屬螯合後所形成的擬金屬能階傳遞時，冠醚與金屬螯合之錯合物在得到電子後會降低與陰離子的庫倫作用力，使陰離子容易因為外加電場移動至發光層/EIL界面，促使含有電洞的β-PFO主鏈與陰離子在界面相互靠近，在外加電場作用下會使更多含有電洞的β-PFO主鏈向界面相互靠近形成激態複體(excimers)，造成在長時間固定電壓操作元件的光色會變綠。在發光層與電子注入層間蒸鍍一薄層電洞阻擋/電洞傳輸層(TPBI)，可以防止因外加電場使EIL內離子移動至靠近發光層之界面處，並且有電洞阻擋能力可以使電子電洞在β-PFO再結合放光，可以成功使元件在長時間固定電壓操作下維持藍光光色，並且元件表現與沒有這層之元件表現相近。