新型聚三烷基噻吩衍生物的合成與光電性質的探討

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林永洲(Yung-Chou Lin) 查詢紙本館藏

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化學學系

論文名稱

新型聚三烷基噻吩衍生物的合成與光電性質的探討
(Synthesis, Characterization, and Opto-electronic Properties of Donor-Acceptor Conjugated Copolymer Based onPoly-3-octylthiophene Derivatives)

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摘要(中)

摘要
利用Suzuki Coupling 或 Stille Coupling方法合成一系列具有donor: alkylthiophene (or bis(3-octylthiophene))/acceptor: 2,6-pyridine (or 3,8-phenanthrolin)重複交替的ABA型或AB型螢光共軛高分子。並以 1H-NMR、FT-IR、 ESCA、 EA、GPC、TGA、DSC、UV-Vis、PL及TR-PL (時間解析螢光光譜) 進行結構分析與性質測試。此系列高分子能溶於一般的有機溶劑並且擁有不錯的熱穩定性。研究中發現此系列高分子的光電性質與高分子之主鏈結構有關：在UV和PL光譜中，發現將吡啶或二氮雜啡加入高分子之主鏈中會有藍位移的現象且能提高其螢光效率，此系列高分子隨著溫度的增加其最大吸收光譜會藍位移產生熱致變色的現象，含吡啶之聚三烷基噻吩衍生物與酸作用後其螢光強度有增加的趨勢；而含二氮雜啡之聚三烷基噻吩衍生物隨著溶劑的極性增加其螢光強度也有相對增加的現象，具有溶劑效應。由TR-PL中得知含吡啶之聚三烷基噻吩衍生物有較長的life time，其中又以POTPy最長。將此系列高分子製作成( ITO/ Polymer / Al )元件，可以得知此系列高分子之EL光色與CIE座標，藉以判斷其應用在PLED的可能性。

摘要(英)

Abstract
A novel series of conjugated copolymers comprising alternating π-excessive alkylthiophene (or bis(3-octylthiophene)) and π-deficient 2,6-pyridine (or 3,8- phenanthrolin) moieties were synthesized using a palladium-catalyzed Stille coupling reaction or Nickel-catalyzed Suzuki coupling reaction. They are characterized by 1H-NMR, FT-IR, ESCA, EA, gel permeation chromatography(GPC), thermogravimetric analysis(TGA), differential scanning calorimeter (DSC), UV-Vis absorption, fluores- cence spectroscopies, and time-resolved photoluminescence spectroscopy (TR-PL). These copolymers were highly soluble in common organic solvents and showed good thermal stability. The electronic and optical properties of these copolymers were closely related to the structures of the polymer backbone. Copolymers containing 2,6-pyridine or 3,8- phenanthrolin moieties not only exhibited blue shifts in UV-Vis absorption and fluorescence spectra but also enhanced the quantum yield significantly compare to their thiophene analogues. The λmax of poly-3-octylthiophene derivatives underwent a blue shift and intensity decreasing with increasing temperature. This thermochromic behavior was reversible. The quantum efficiency of copolymers containing 3,8- phenanthrolin increased with increasing solvent polarity, from less polar toluene to highly polar NMP. TR-PL spectra revealed that copolymers contained pyridine moiety will have a longer life time and therefore higher quantum efficiency. A single layer PLED devices was fabrication by using POTPyOT as a luminescence layer demonstrated that these novel copolymers might be promising materials for applications in light-emitting diodes.

關鍵字(中)

★ 有機發光二極體
★ 共軛高分子
★ 光電特性

關鍵字(英)

★ conjugated polymer
★ opto-electronic properties
★ polymer light-emitting diodes

論文目次

目錄
中文摘要
Abstract
目錄……………………………………………………………………….I
圖目錄…………………………………………………………..………VI
表目錄……………………………………………………………...…...XI
第一章緒論…………………………………………………………001
1-1前言……………………………………………………………..001
1-2有機共軛高分子………………………………………………..002
1-2-1有機共軛高分子的導電機構……………………………...004
1-2-2有機共軛高分子的發展歷史………...……………………006
1-2-3有機共軛高分子的應用範圍……………………………...007
1-3有機發光二極體………………………………………………..009
1-4有機發光二極體的種類………………………………………..010
1-5有機發光二極體之發光原理…………………………………..011
1-5-1光激發光…………………………………………………...016
1-5-2電激發光…………………………………………………...017
1-6有機發光二極體元件結構剖析………………………………..018
1-6-1單層結構…………………………………………………...018
1-6-2多層結構…………………………………………………...019
1-7有機發光二極體之發展沿革…………………………………..021
1-8有機發光二極體材料…………………………………………..023
1-9研究動機………………………………………………………..031
第二章實驗部分……………………………………………………032
2-1實驗藥品………………………………………………………..032
2-2結構簡稱………………………………………………………..035
2-3實驗合成步驟…………………………………………………..038
2-3-1聚-3-烷基噻吩衍生物……………………………………..038
2-3-2含吡啶之聚-3-烷基噻吩衍生物…………………………..047
2-3-2-a OTPyOT的合成步驟……………………………….050
2-3-2-b DBOTPyOT的合成步驟…………………………...052
2-3-2-c DTMSnOTPyOT的合成步驟………………………053
2-3-2-d OTOT的合成步驟………………………………….055
2-3-2-e DBOTOT的合成步驟………………………………056
2-3-2-f DTMSnOTOT的合成步驟………………………….058
2-3-2-g POTPy的合成步驟…………………………………059
2-3-2-h POTPyOT-a的合成步驟……………………………060
2-3-2-i POTPyOT-b的合成步驟……………………………061
2-3-3含二氮雜啡之聚-3-烷基噻吩衍生物……………………..068
2-3-3-a DBPh的合成步驟…………………………………..070
2-3-3-b TMSnOTH的合成步驟…………………………….072
2-3-3-c OTPhOT的合成步驟……………………………….073
2-3-3-d DBOTPhOT的合成步驟…………………………...074
2-3-3-e POTPhOT-a的合成步驟……………………………076
2-3-3-f POTPhOT-b的合成步驟……………………………077
2-3-3-g POTPhOT-c的合成步驟……………………………078
2-4有機發光二極體的製作………………………………………..083
2-4-1有機發光二極體的製作流程示意圖……………………...083
2-5儀器分析及樣品製備…………………………………………..084
2-5-1紅外光吸收光譜儀(FT-IR)………………………………...084
2-5-2紫外光/可見光及近紅外光吸收光譜儀(UV/Vis/NIR)…...086
2-5-3螢光光譜儀(PL)…………………………………………....087
2-5-4化學分析電子分光儀(ESCA)…………………………......088
2-5-5液態核磁共振光譜儀(NMR)……………………………...089
2-5-6掃描式電子顯微鏡(SEM)………………………………....090
2-5-7 X-光繞射儀(XRD)…………….…………………………..091
2-5-8凝膠滲透層析儀(GPC)……………..……………………..092
2-5-9元件之電流電位曲線(V-I Curve)……………..…………..093
2-5-10元件之電位亮度曲線(V-L Curve)……………………….094
第三章結果與討論…………………………………………………095
3-1合成部分………………………………………………………..095
3-1-1單體格林納試劑之製備…………………………………...095
3-1-2單體溴化反應之製備………………………………….…..095
3-1-3聚-3-烷基噻吩衍生物之製備…………………………..…096
3-1-4含吡啶之聚-3-烷基噻吩衍生物之製備…………………..096
3-1-5含二氮雜啡之聚-3-烷基噻吩衍生物之製備……………..098
3-2高分子的純度鑑定……………………………………………..098
3-2-1聚-3-烷基噻吩衍生物之純度鑑定………………………..099
3-2-2含吡啶之聚-3-烷基噻吩衍生物之純度鑑定……………..100
3-2-3含二氮雜啡之聚-3-烷基噻吩衍生物之純度鑑定………..102
3-3紅外光吸收光譜(FT-IR)………………………………………..104
3-4高分子的分子量………………………………………………..105
3-4-1利用凝膠滲透層析儀測量分子量……………..………….105
3-4-2利用化學分析電子分光儀推測高分子之重覆單元……...108
3-4-2-1以Suzuki Coupling方式聚合之高分子………………108
3-4-2-2以Stille Coupling方式聚合之高分子………………..110
3-5高分子的元素分析(EA)………………………………………..114
3-6高分子的熱性質………………………………………………..115
3-6-1熱重分析(TGA)測試………………………………………115
3-6-2微分示差卡瞄計(DSC)測試…………………….………...116
3-7高分子的光學性質……………………………………………..118
3-7-1高分子的紫外光/可見光(UV-Vis)吸收光譜………….…..118
3-7-2高分子的螢光(PL)光譜分析……………………...……….125
3-7-2-1高分子的螢光量子效率………………………………128
3-7-3高分子的變溫UV-Vis光譜…………………………..……134
3-7-4高分子經過酸或鹼處理後之UV-Vis及PL光譜變化...….136
3-7-5高分子在不同極性溶劑下的UV-Vis以及PL光譜……....139
3-8高分子的時間解析螢光光譜....………………………………..142
3-9有機高分子發光二極體(PLED)元件的製備與性能測試……..147
3-9-1電位-電流(V-I)與電位-亮度(V-L)曲線測量………………147
3-9-2電致放光(EL)光譜圖……………………………………...148
第四章結論…………………………………………………………150
第五章參考文獻…………………………………………………....151

參考文獻

參考文獻
1、Chien, J. C. W. “Polyacetylene：Chemistry, Physics, and Material Science”, Academic Press, Orlando, 1984.
2、Gazz, A. A. Chim. Ital. 1916, 46, Ⅱ279.
3、Dall, Olio A.； Dascola, G.； Varacca, V.；Bocchi, V. Acad. Sci. Ser. 1968, 433, C267.
4、Chen, T.-A.；Wu, X.； Rieke, R. D. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 233-244.
5、Burroughes, J. H.；Bradley, D. D. C.；Brown, A. R.；Marks, R. N.；Mackay, K.；Friend, R. H.；Burns, P. L.；Holmes, A. B. Nature 1990, 347, 539-541.
6、Braun, D.；Heeger, A. J. Appl. Phys. Lett. 1990, 58, 1982-1984.
7、Susan, K.；Vanderkam, E. S.；Gawalt, J. S.；Bocarsly, A. B. Langmuir 1999, 15, 6598-6600.
8、Wood, A. S. “Tapping the power of intrinsic conductivity”, Modern Plastics Int., Aug. 1991, 33.
9、Burroughes, J. H.; Bradley, D. D. C.; Brown, A. R.; Marks, R. N.; Mackay, K.; Friend, R. H.; Burn, P. L.; Holmes, A. B. “Light-emitting diodes based on conjugated polymers” Nature 1990, 347, 539.
10、Gmeiner, J.; Karg, S.; Meier, M.; Rieβ, W.; Strohriegl, P.; Schwoerer, M. “Synthesis, electrical conductivity and electro-luminescence of poly(p-phenylene vinylene) prepared by the precusor route” Acta. Polym. 1993, 44, 201.
11、Gustafsson, G.; Cao, Y.; Treacy, G. M.; Klavetter, F.; Colaneri, N.; Heeger, A. J. “Flexible light-emitting diodes made from soluble conducting polymer” Nature 1992, 357, 477.
12、Greenham, N. C.; Moratti, S. C.; Bradley, D. D. C.; Friend R. H.; Holms, A. B. “Efficient light-emitting diodes based on polymers with high electron affinities” Nature 1993, 365, 628.
13、http：//www.research.Philips.com
14、http：//www.uniax.com
15、國際產業資訊，“噴墨式PLED全彩顯示技術”2002.
16、莊坤儒，工業材料147期，88年3月P.138
17、陳柏菁，光訊85期，2000年8月P.27
18、陳春宏，2003，國立台灣大學化學所碩士論文
19、Mach, R.；Mueller, G. O. Semicond. Sci. Techno. 1991, 6, 305.
20、Pope, M.; Kailmann, H. P.; Magnate, P. J. Chem Phys. 1963, 38, 2042
21、陳金鑫，石建民，鄧青雲Chemistry (The Chinese Chem. Soc., Taipei) 1996, 54, 125.
22、Shirota, Y.；Kuwabara, Y.；Inada, H. Appl. Phys. Lett. 1994
23、Burroughes, J. H.；Bradley, D. D. C.；Brown, A. R.；Marks, R. N.；Mackay, K.；Friend, R. H.；Burns, P. L.；Holmes, A. B. Nature 1990, 347, 539-541.
24、顏奚成，旋轉塗佈製程研究，行政院國家科學委員會，1995.
25、徐玉娟，“有機電激發光顯示器的發展現況”，科學月刊，第32卷，第2期，2001，P.123
26、陳來成，“Development of Polymer Light Emitting Display, PLED”，高分子電激發光顯示技術研討會，經濟部工業局，2001.
27、(a) Bergh, A. A.; Dean, P. J. Light-emitting Diode (Carendon Press, Oxford, U. K.,1976), pp. 99-116. (b) Soloman, R.; Defevere , D. Appl. Lett. 1972, 21, 257-259.
28、(a) Kuo, C. P. Appl. Phys. Lett. 1990, 57, 2937-2939. (b) Sugawara, H. Appl. Phys. Lett. 1991, 58, 1010-1012. (c) Kish, F. A.; Fletcher, R. M. “AlGaInP light-emitting diodes “ Academic Press, San Diego, CA, 1997, pp. 149-226.
29、(a) Nakamura, S. Jpn. J. Appl. Phys. 1995, 34, L1332-1335. (b)林鋼正, 光訊，2000年2月第82期 p.38.
30、(a) Akasaki, I.; Hashimoto, H. Solid State Comm. 1967, 5, 851-853. (b) Amano, H. Appl. Phys. Lett. 1986, 48, 353-355.
31、Mitschke, U.; Bauerle, P. J. Mater. Chem. 2000, 10, 1471-1507.
32、Jones Ⅱ, G..; Jackson, W. R.; Choi, C.-Y.; Bergmark, W. R. J. Phys. Chem. 1985, 89, 294-300.
33、Kevin, R.; Tatischeff, I.; Bazin, M.; Santus, R. J. Phys. Chem. 1981, 85(6), 670-677.
34、Jack, S.; Andrew, S. W.; Donald, F. S.; Christopher, Z. G. J. Phys. Chem. 1993, 97(11), 2516-2522.
35、Grell, M.; Bradley, D. D. C.; Ungar, G.; Hill, J.; Whitehead, K. S. Macromolecules 1999, 32, 5810.
36、Stephen R. Forrest, Organic Electronics, 4, 2003, 45-48.
37、張敏忠“高分子有機發光二極體”，2000，特用化學品及材料於電子光電產業應用研討會。
38、Berggren, M.; Inganas, O.; Gustafsson, G. Nature , 372 , 1994, 444
39、Pei, J.; Yu,W.-L.; Ni, J.; Lai,Y.-H.; Hung,W.; Heeger, A. J. Macromolecules, 2001, 34, 7241.
40、Lu, H.-F.; Chan, H. S. O.; Ng, S.-C. Macromolecules 2003, 36, 1543-1552.
41、Lim E.; Jung B.-J.; Shim H.-K. Macromolecules, 2003, 36, 4288.
42、Yasuda T.; Yamamoto T. Macromolecules, 2003, 36, 7513.
43、Liu B.; Yu W.-L.; Lai Y.-H.; Huang W. Chem. Mater. 2001, 13, 1984.
44、Barashkov, N. N.; Guerrero, D. J.; Olivos, H. J.; Synthetic Metals 1995, 75, 153-160.
45、Peng, K. Y.; Chen, S. A.; Fann, W. S. J. Am. Chem. Soc. 2001 , 123 , 11388-11397.
46、Uchida, M. ; Ohmori, Y. and Yoshino, K. Jpn. J. Appl. Phys. 32, 1993, L921.
47、Tasch, S.; Hochilzer, C.; Leising, G.; Schlichting, P.; Rohr, U. Phys. Rev. 1997, B56, 4479.
48、Laakso, J.；Osterholm, J. E.；Nyholm, P.；Stubb, H.；Punkka, E. Synth. Met. 1990, 36, 145.
49、林芳村，國立中正大學化學所碩士論文.
50、Sentein C.; Mouanda B.; Rosilio A.; Rosilio C. Synthetic Metals, 83,1996, 27-37.
51、Andreani F.; Angiolini L.; Caretta D.; Salatelli E. J. Mater. Chem., 8, 1998, 1109-1111.
52、張育圖, 2001, 國立中央大學化學研究所碩士論文.
53、吳鑄恩, 2002, 國立中央大學化學研究所碩士論文.
54、黃柏翔, 2003, 國立中央大學化學研究所碩士論文.
55、Angiolini, L.；Caretta, D.；Salatelli, E. J. Mater. Chem. 1998, 8(5), 1109-1111.
56、Dimitrios T.; Yitzhak T.; Salvatorre F.; Jay S. S. Tetrahedron Letters, 36, 1995, 3489.
57、Yamamoto, T.; Osakada, K.; Wakabayashi, T.; Yamamoto, A. Makromol. Chem., Rapid Commun. 1985, 6, 71.
58、Yamamoto, T.; Osakada, K.; Kato, K. Makromol. Chem., Rapid Commun. 1989, 190, 1649.
59、Wang, J.; Sheares, V. V.; Macromolecules, 1998, 31, 6769.
60、Pei, J.; Yu,W.-L.; Ni, J.; Lai,Y.-H.; Hung,W.; Heeger, A. J. Macromolecules, 2001, 34, 7241.
61、Ng, S. C.; Lu, H. F.; Chan, H. S. O.; Fujii, A.; Laga, T.; Yoshino, K. Macromolecules 2001, 34, 6895-6903.
62、Melhuish, W. H. J. Phys. Chem. 1961, 65, 229.
63、Zheng, M.; Bai, F.; Zhu, D. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 1998, 116, 143.
64、Yasuda, T.; Yamamoto, T. Macromolecules 2003, 36, 7513-7519.
65、徐瑞鴻, 范文祥, “時間解析螢光光譜學”, 科儀新知, 第17卷,
6期, 1996, P.42.
66、Sariciftci, N. S.; Heeger, A. J., Inter. J. Mod. Phys. B., 8, 1994, 237.
67、Samuel, I. D. W.; Crystall, B.; Rumbles, G.; Burn, P. L.; Holmes, A.
B.; Friend, R.H., Chem. Phys. Lett., 213, 1994, 472.
68、Samuel, I. D. W.; Rumbles, G.; Collison, C. J., Phys. Rev. B., 52, 1995,11573.
69、Samuel, I. D. W.; Rumbles, G.; Collison, C. J.; Friend, R. H.; Moratti, S. C.; Holmes, A. B., Synth. Met., 84, 1997, 497.
70、張恩崇, 1999, 國立清華大學化學工程研究所博士論文.
71、McCullough, R. D.; Lowe, R. D.; Tristramnagle, S.; Williams, S. P.; Jayaraman, M. J. Am. Chem. Soc. 1993, 26, 4457
72、Osaka, T.; Komada, S.; Fujihana, K.; Okamoto, N.; Kaneko, N. Chem. Lett. 1995, 1023.
73、Osaka, T.; Komada, S.; Fujihana, K.; Okamoto, N.; Kaneko, N. J. Electrochem. Soc. 1997, 114, 743.
74、Osaka, T.; Komada, S.; Fujihana, K.; Okamoto, N.; Kaneko, N. Chem. Lett. 1995, 923.
75、Shirota, Y.; Kuwabara, Y.; Inada, H.; Wakimotoo, T.; Nakada, T.; Nakada, H.; Yonemoto, Y.; Kawami, S.; Imai, K. Appl. Phys. Lett. 1994, 65. 807.
76、One, Y. A. Electroluminescent Displays 1995.
77、Wei, H.; Hong, M.; Yu, W.-L.; Pei, J.; Chen, Z.-K.; Lai, Y.-H. Macromolecules 1999, 32, 118-126.
78、Liu, B.; Yu, W.-L.; Lai, Y.-H.; Hunag, W. Chem. Mater. 2001, 13, 1984-1991.

指導教授

吳春桂(Chun-Guey Wu)

審核日期

2004-7-14

推文