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顏色調控之有機發光二極體 呂輝宗 許健輝 許重傑 建國科技大學電子系所 建國科技大學電子系所 建國科技大學電子系所 htlu@.tw sd22308@ hcjsheu@.tw 摘要 本研究藉由兩種發光材料在發光層中不同位置探討其對元件發光顏色之影響，目的為找出當不同材料所結合的發光層，改變相對位置時發光顏色的變化。首先製作一組基本結構ITO/MTDATA (20 nm)/ NPB (X nm)/ BCP (20 nm)/ Alq3 (20 nm)/ LiF (0.5 nm)/ Al (150 nm)/的元件，改變 NPB (X nm)，尋找此元件發光層最佳成膜厚度。當找到發光層在此結構最佳厚度時，加入另一發光材料 Rubrene 置於 NPB (X nm) 之中，原NPB (X nm) 由 NPB(Y nm)/Rubrene (10 nm)/NPB(Z nm)所取代，所以 X = Y+10+Z。並改變其在發光層中相對位置觀察其光亮度及顏色的變化。由結果顯示當Rubrene於發光層結構不同位置時，元件發光的CIE座標及強度亦隨之有顯著的變化。 關鍵詞：OLED、雙發光層。 前言 平面顯示器是目前最重要的光電產品之一，自從C.W. Tang 及S.A. VanSlyke 發表以真空蒸鍍製作雙層的有機發光二極體(Organic Light EmittingDiodes, OLED)後[1-3]，開始有越來越多的公司與學者紛紛投入OLED 相關之研究，最主要的原因為OLED具有的許多現今顯示器無法呈現之特性，最能符合未來人們對平面顯示器的要求。 然而，OLED 在發展上，仍有許多課題尚待克服，近年來，有文獻報導提升效率的方法，例如：使用自發光性高的螢磷光材料，搭配適當的元件結構，以達成高效率；此外，高效率元件必須具有厚度薄、注入能障低、有效的載子/激子侷限、良好的主客體能量轉移、平衡的載子注入等特性[4-14]。 目前紅、藍、綠三原色的摻雜材料都已成功的開發出來了，但是還未達到完全令人滿意的地步，因此仍然需要繼續的研究開發新的顏色材料。而且若是作為照明設備的話，白光元件也是一項重要的研究。若使用在照明應用上，OLED能大幅減少目前照明設備所佔的空間與重量。 此研究為先找出基本藍光元件最佳之結構，再對其結構元件中的NPB發光層中加入Rubnene層並改變其在整體發光層中的相對位置去探討元件發光顏色之變化。 實驗步驟 玻璃基板清洗與蝕刻 本研究所採用之基板為氧化銦錫（indium tin oxide，ITO）玻璃基板，玻璃基板在切割過程中，容易受到油漬、玻璃碎屑以及粉塵的污染，而這些污染雜質若擴散至發光層中，會形成非輻射複合中心造成元件的發光效率降低。此外，污染雜質也會在ITO 薄膜和電洞傳輸層的界面形成高能位障，使電洞注入困難，而影響元件的操作電壓及使用壽命。 因此蝕刻步驟前我們必須將ITO玻璃基板清洗。然後為了使在元件成膜時，有陽極和陰極之圖案，所以我們將對ITO玻璃基板做蝕刻，蝕刻的溶劑是鹽酸，將抗腐蝕膠帶貼於玻璃基板上留下我們所需之陽極ITO，置於鹽酸溶液中浸泡25分鐘，再將玻璃基板取出使用清水浸泡沖洗。玻璃基板在使用前必需先清洗乾淨，一個未清洗之ITO基板之上方之微粒與雜質，將導致一個高電壓及不穩定的元件，所以製作元件之前必須得清洗我們的ITO玻璃基板，以避免影響元件之性質。 完成蝕刻步驟製作元件之後，必須得在經過清洗程序，首先將ITO玻璃基板置入超音波振盪清洗機以丙酮(15分鐘) ，異丙醇(15分鐘)，去離子水(10分鐘) 及去離子水(5分鐘)振洗，用氮氣吹乾後送入120 °C烤箱烘烤10分鐘。 製作元件 將已蝕刻並清洗好的ITO玻璃基板處理完畢後放置於有機蒸鍍真空腔體並檢查振盪器晶片的參數是否超出正常值，當一切準備就緒後即可蒸鍍多層有機結構。真空腔體內有一組石英振盪膜厚計，以及三具加熱載舟。製作OLED 元件前先使用機械幫浦先行抽氣，直到鍍膜腔體內壓力低於1.9 × 10-2 torr 後，再進一步利用擴散幫浦作為高真空的抽氣動作，當腔體內壓力達5.8 × 10-5 torr 後，核對膜厚計的參數設定和成長狀態是否正確，即開始加熱載舟，使有機材料蒸發進行鍍膜；其次在真空壓力5.8 × 10-5torr下以熱蒸鍍方式依序成長電洞傳輸層(MTDATA)、發光層(NPB Rubrene) 、電洞阻擋層(BCP)與電子傳輸層(Alq3) ; 成長完所有有機薄膜後，關掉檔板，再做抽真空的動作10分鐘。目的是要將腔體中的殘留有機物抽乾淨。 最後將試片送進金屬蒸鍍腔體，在真空環境6×10-5 torr下將氟化鋰(LiF)及鋁放置於鎢舟，利用加