含Benzimidazole之電子傳輸材料及其電激發光元件

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賴玫儀(Mei-yi Lai) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學學系

論文名稱

含Benzimidazole之電子傳輸材料及其電激發光元件
(Benzimidazole-Based Electron-transporting Materials for Electroluminescent Device)

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摘要(中)

我們利用簡單合成，成功得到一系列含benzimidazole 或arylamine 之
衍生物，其螢光光色從紫藍到橘紅。此系列化合物具有好的熱穩定性其玻
璃轉換溫度（Tg）介於104 - 170 oC 及熱裂解溫度（Td）介於340 - 493 oC。
元件製程應用方面，（i）多層元件：以EF-II 為電子傳輸材料；Alq3 為發光
材料；NPB 為電洞傳輸材料之元件，ITO/NPB/Alq3/EF-II/LiF/Al，其發光效
率為： ext 1.9%；3.2 lm/W；5.9 cd/A at 100 mA/cm2。（ii）以ITO/NPB/cpd/LiF/
Al 之雙層元件結構，化合物為電子兼發光材料，有不錯的元件效率。（iii）
單層元件：含benzimidazole 與arylamine 之化合物，有良好的電子、電洞傳
輸速率（~10-5 cm2/(V·s)），製成單層元件ITO/cpd/LiF/ Al（cpd＝EF-I-N、
EF-I-N2、SPY-I-N）展現很好的發光效率及純藍至藍綠的光色，其中EF-I-N
元件效率及CIE 座標如下： ext 3.5%; 1.8 lm/W; 3.6 cd/A at 100 mA/cm2，CIE
（0.14, 0.12）。（iv）單層磷光元件：以雙極化分子化合物SPY-I-N 為主發光
體，叄雜黃色磷光材料Ir(fbi)2(acac)，其元件結構可簡化製成單層元件
ITO/SPY-I-N: Ir(fbi)2(acac) 5%/LiF/Al，顯示出極優的發光效率為： ext
6.9%；4.4 lm/W；20 cd/A at 100 mA/cm2，此效率與傳統多層磷光元件相近，
故利用此雙極化分子（ambipolar）可簡化傳統製成，具極大的應用價值。

摘要(英)

In this study, we have sucessfully synthesized a series of compound
containing benzimidazole and/or arylamine moieties. These compounds emit
from purple- blue to orange-red. These compounds are amorphous with glass
transition temperatures ranging from 104 to 170 oC and high thermal
decomposition temperature (Td > 340 oC) . Among them, EF-I-N, EF-I-N2,
SPY-I-N exhibited both good electron- and hole-transporting (mobilities ~10-5
cm2/(V·s)) and emitting abilities. The single-layer devices (ITO/cpd/LiF/Al) of
them showed good performance( ext 3.5%; 1.8 lm/W; 3.6 cd/A at 100 mA/cm2
for EF-I-N based device). In addition, bi-layer electroluminescent devices of
good performance ( ext 4.2%；3.1 lm/W；4.4 cd/A at 100 mA/cm2 for EF-I-N
based device) have also been achieved using these materials as the
electron-transporting and emitting layer. Compound EF-II can be used as
electron-transporting layer. The device using Alq3 as the emitting layer and NPB
as the hole-transporting layer, ITO/NPB/Alq3/EF-II/LiF/Al, exhibited good
performance: ext 1.9%; 3.2 lm/W; 5.9 cd/A at 100 mA/cm2.
Moreover, SPY-I-N can serve as a good host for phosphorescent materials.
The single-layer device, ITO/SPY-I-N:Ir(fbi)2(acac) 5% (80 nm)/LiF/Al, usingIr(fbi)2(acac) as emissive dopant exhibited high efficiency: ext 6.9%；4.4
lm/W；20 cd/A at 100 mA/cm2.

關鍵字(中)

★ 有機發光二極體
★ 電子傳輸材料

關鍵字(英)

★ electron-transporting materials
★ OLEDs

論文目次

摘要 I
謝誌 IV
目錄 VI
圖目錄 VIII
表目錄 X
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 OLED 的發光原理 1
1.3 螢光與磷光之放光原理 2
1.4 有機電機發光二極體材料 5
1.5 HOMO 與LUMO 能階的計算 19
1.6 量子產率的測量 20
1.7 外部量子效率的計算 21
1.8 研究動機 23
第二章實驗步驟 24
2.1 實驗儀器 24
2.2 實驗藥品及溶劑 25
2.3 合成步驟 27
第三章結果與討論 53
3.1 化合物之結構及代號 52
3.2 化合物之合成 54
3.3 螢光材料之光物理性質探討 57
3.4 Energy Level 之探討 62
3.5 熱性質之探討 63
3.6 元件製作及性質之探討 67
第四章結論 79
參考文獻 80
附圖 84

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(c) Huang, T. H.; Whang, W. T.; Shen, J. Y.; Lin, J. T. J. Mater. Chem. 2005,
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27. (a) Kulkarni, A. P.; Tonzola,C. J.; Babel, A.; Genekhe, S. A. Chem. Mater.
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Chem. Mater. 2004, 16, 4556.
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31. Pommerechne, J.; Vestweber, H.; Guss, W.; Mahrt, R. F.; Bässler, H.; Porsch,
M.; Daub, J. Adv. Mater. 1995, 7, 551.
32. Ichikawa, M.; Kawaguchi, T.; Kobatashi, K.; Miki, T.; Furukawa, K;
Koyama, T.; Taniguchi, Y. J. Mater. Chem. 2006, 16, 221.
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Mater. 2004, 16, 2480.
34. The samples for the TOF measurement were prepared by melt deposition
using the structure of: glass/Ag (30 nm)/EF-I-N or EF-I-N2 (1.43 μm)
/Al (150 nm). Pulsed illumination (third harmonic of Nd:YAG laser, 355
nm, 10 ns) through the semitransparent electrode (Ag) induces
photogeneration of a thin sheet of excess carriers. Depending on the
polarity of the applied bias, selected photogenerated carriers (holes or
electrons) are swept across the sample thickness D, the applied electric field
E is then V/D, and the carrier mobility is given by = D/(tT•E) = D2/(V•tT).
35. Imai, K.; Wakimoto, T.; Shirota, Y.; Inada, H.; Kobata, T. US Patent
5,374,489, 1994.
36. Li, Y.; Fung, M. K.; Xie, Z.; Lee, S. T.; Hung, L. S.; Shi, J. Adv. Maer. 2002,
14, 1317.

指導教授

林建村(Jiann T. Lin)

審核日期

2007-7-20

推文