Abstract
本研究主要針對鑭系金屬之太菁染料(4, 4',4'',4'''-Tetra-tert-butyl lutetium diphthalocyanine, 簡稱LuPc2)進行電變色研究。此項研究包括LuPc2合成、元件製作及電化學性質之分析及測試 ; 後者利用循環伏安法(CV)及紫外光/可見光(UV-Vis)光譜儀同時進行量測, 以便觀察電變色之現象。 一般文獻diphthalocyanine的合成方法, 反應溫度為 280∼300℃, 而且其產物溶解度不佳, 在應用上必須採用真空蒸鍍或熱昇華方式來做成薄膜, 本研究以較低溫度140℃合成出可溶性diphthalocyanine, 並將純度提升至99%以上, 使其能夠溶於一般的有機溶劑中。將LuPc2溶於HMDS (1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane)後, 以旋轉塗佈方式(spin-coating)將其塗佈於ITO玻璃表面製成薄膜, 使染料層和ITO層密著性增加, 採用循環伏安法(CV)及紫外光/可見光(UV-Vis)光譜儀量測不同種類(LiCl、NaCl、KCl、KBr、LiClO4、NaClO4)及濃度(0.1N、0.5N、1N)之電解質水溶液對氧化還原電位大小及應答時間快慢的影響 。 實驗觀察發現氧化還原電位大小和電解質濃度無關, 只和種類相關 ; 當陰離子(或陽離子)半徑增加, 氧化還原電位也相對增加, 例如 : 正電壓時, LiCl、NaCl及KCl電解質水溶液中, 驅動電壓皆小於+1.0V, 當電解質改為KBr時, 其驅動電壓為+1.2V ; 負電壓時, LiCl、NaCl及KCl電解質水溶液中, 其還原電位分別為-0.8V、-0.85V、-1.0V。 應答時間快慢主要受離子種類影響, 和離子濃度無一定的關係。由改變顏色所需之時間來定義其應答時間, 在0.5N KCl電解質水溶液, 由紅色→綠色僅需0.5秒左右, 由綠色→紅色約需4.5秒左右。 搭配UV-Vis量測顏色及驅動電壓(vs Ag/AgCl)的關係如下 : -1.7V -0.8V 0V 0.85V purple light blue green brown-red 由實驗結果顯示, 可溶性LuPc2具有多重電變色效果, 同時兼具旋轉塗膜特性, 對製作光電元件所需之加工性(processing)有明顯之助益。