第二章多面体矽氧烷寡聚物(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane.PDF

第二章 多面體矽氧烷寡聚物 (Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane ，POSS) 2.1 多面體矽氧烷寡聚物(POSS)材料的發展起源 35 最早在 1900 年代，Kipping 便利用水解矽烷化合物縮合得到聚矽 氧烷 (Silsesquioxanes) ，然而一直到1960 年時才由Brown與Vogt36,37 重新 建立起較完整的合成方法。在 1994 年美國空軍研究實驗室(US Airforce Research Laboratory)為了發展較輕及較高性能的高分子材料，選擇了已 有 30 多年發展歷史的聚矽氧烷化合物，並投入六年的資金與人力，設 計出一系列 POSS結構，並進而量產。其中，最令人印象深刻的是，以 POSS改質 PMMA使其可以承受高溫，並利用於製造太空梭的材料上。 2.2 多面體矽氧烷寡聚物(POSS)材料的定義 矽氧烷 (Silsesquioxanes) ，其定義為一個Si原子接上三個O原 子，所 以也稱T樹脂，通常以化學式 (SiO ) 表示。矽氧烷的結構主要為梯形 1.5 n (ladder)與多面體形(polyhedron ，包含cage和partial cage) ，如Fig. 2. 1所 示38 。多面體矽氧烷寡聚物為單一分子結晶體，結構相當對稱，分子大 小約為0.7 nm至2 nm ，且對許多有機溶劑有良好的溶解度，是一種很 適合用來製備有機-無機奈米複合材料的無機氧化物寡聚物。 目前 ，含有六面體籠狀結構的矽氧烷(RSiO ) (T )為最廣為研究的 1.5 8 8 對象。Fig. 2.239 為T的化學立體結構 籠狀( ，Cage-like) ，大小約為 1.5 nm 8 的六方體系結晶體 (hexagonal crystal structure)40 ，其由一結構剛硬的六面 體二氧化矽為中心 ，8個有機取代基接在矽原子上所組成 。其中的有機 取代基可分為兩大類，一為沒有反應性的有機取代基，可以增加POSS 的溶解度 另一為單一或多個具反應性的取; 代基，可以與有機分子形成 共價鍵的聯結。其中增加溶解度的基團最常見的是環戊烷基；反應性取 代基則有很多種：雙鍵、氫基、氧氫基、氯苯基等。 13 Fig. 2.1 Structures of sisesquioxanes. 14 Fig. 2.2 The structure of T8 2.3 多面體矽氧烷寡聚物(POSS)於OLED之應用41 2.3.1 OLED 製程中真空蒸鍍與旋轉塗佈之比較 如第一章 緒論所提，有機發光二極體依材料的不同可分為 PLED 及 OLED 兩大系統。兩者最大的差別之一在於製程上物質沉積的方 式。 小分子是以真空蒸鍍的方式沉積；高分子則是旋轉塗佈 。以下即對此兩 方法做進一步比較： 1. 真空蒸鍍 此法僅適用於分子量小於300 g/mo的小分子l 。這類的小分子在 蒸鍍前會先經由管柱層析及昇華的方式使純度提升至99.99 % ，因此元件的性質及壽命皆有良好的表現。此外，使用蒸鍍 的方法 ，可 以容易製得多層元件，且每一層膜的厚度容易掌握。 以上這些在OLED的製程上都是極大的優勢。然而，真空蒸鍍 的缺點在於製作成本較高，且較無法大面積化，此外