机能性分子及薄膜材料之制作及应用研究

机能性分子及薄膜材料之制作及应用研究第1页/共43页磷光電致發光材料新分子型有機電致發光材料新有機金屬電致發光材料白光元件新的高分子型發光材料及其元件金屬氧化物薄膜的製作及應用研究金屬及金屬氧化物奈米顆粒之研究

孔洞性分離膜的研究第2页/共43页磷光電致發光材料高效率橘紅色發光材料銥-2及銥-4IrComplexUVabs(nm)PLmax

(nm)銥-2Ir(DBQ)2(acac)250,370,440,530618銥-4Ir(MDQ)2(acac)250,370,440,530608Publication:J.P.Duan,P.P.SunandC.H.Cheng,Adv.Mater.2003,3,224.鄭建鴻實驗室第3页/共43页DevicePerformancebasedon銥-2and銥-4DeviceB:Max.ExternalQuantumEfficiency:11.9%Max.Brightness:65042cd/m2Max.CurrentEfficiency:23.3cd/ACIE(x,y):(0.62,0.38)lmax:610nmDeviceM:Max.ExternalQuantumEfficiency:12.4%Max.Brightness:58156cd/m2Max.CurrentEfficiency:26.2cd/ACIE(x,y):(0.60,0.39)lmax:606nm鄭建鴻實驗室第4页/共43页高效率紅色發光材料銥-6及銥-1520吋主動式頂部發光全彩OLED----2003年3月12日byCMO1.“發光元件及銥錯合物”中華民國專利申請案號92120909。2.“銥錯合物在有機電致發光顯示器的應用”技轉于奇美電子(2003)。銥-15效率12.6%及18.5燭光/安培鄭建鴻實驗室第5页/共43页鄭建鴻實驗室第6页/共43页新型銥錯合物磷光發光材料[Ir(AP)2(acac)]

1.中華民國專利申請案號92120288,美國日本韓國專利申請中。2.C.–H.Cheng,B.M.J.S.Paulose,D.K.Rayabarapu,J.-P.Duan,Adv.Mater.2004(inpress).3.C.–H.Cheng,B.M.J.S.Paulose,D.K.Rayabarapu,J.-P.Duan,Adv.Mater.2004,accepted.鄭建鴻實驗室第7页/共43页(PETP)2Ir(acac)結構圖鄭建鴻實驗室第8页/共43页DevicePerformanceDevice[b]turn-onvoltage[V]ext[%,V]L[cd/m2,V]c[cd/A,V]p[lm/W,V]em[nm]CIE,8V(x,y)A5%(PP)2Ir(acac)3.09.6,7.084000,12.539.3,7.017.7,7.0534(0.36,0.61)B7%(PP)2Ir(acac)2.710.6,6.080900,12.043.9,6.025.2,5.0534(0.36,0.61)C9.7%(PP)2Ir(acac)2.78.7,7.586000,12.536.2,7.516.3,6.5534(0.36,0.62)D7%(PEIQ)2Ir(acac)3.73.2,76804,141.7,70.85,6652(0.67,0.30)E7%(NEP)2Ir(acac)3.05.6,7.534000,13.017.0,7.58.0,6.5580(0.51,0.49)F6.7%(PEP)2Ir(acac)3.24.0,7.524400,13.59.7,7.54.4,6.5596(0.57,0.43)G7%(PEQ)2Ir(acac)3.47.2,8.026435,159.2,83.7,7624(0.66,0.33)H5%(PETP)2Ir(acac)3.87.4,7.034500,13.516.6,7.07.8,6.5598(0.59,0.40)I5%(MPEQ)2Ir(acac)3.54.5,820587,166.1,82.65,6618(0.65,0.34)[a]Thedataforexternalquantumefficiency(ext),brightness(L),currentefficiency(c)andpowerefficiency(p)arethemaximumvaluesofthedevice.[b]ThestructurefordevicesA-D:NPB(30nm)/Ir:CBP(x%,30nm)/BCP(10nm)/Alq(40nm);fordevicesE-G:TCTA(30nm)/Ir:CBP(x%,30nm)/BCP(10nm)/Alq(40nm);fordeviceH-I:NPB(30nm)/Ir:CCP(5%,30nm)/BCP(10nm)/Alq(40nm).鄭建鴻實驗室第9页/共43页ELspectraofdevicesbasedon[Ir(AP)2(acac)]

鄭建鴻實驗室第10页/共43页高效率磷光發光材料銥-piq衍生物劉瑞雄實驗室Publication:Su,Y.J.;Huang,H.L.;Li,C.L.;Chien,C.H.;Tao,Y.T.;Cjou,P.T.;DattaS.;Liu,R.-S.Adv.Mater.2003,15,884.第11页/共43页新分子型有機電致發光材料多環芳香族藍色發光材料

[CuPc(10nm)/NPB(50nm)/TBPT(30nm)/TPBI(40nm)/Mg:Ag]:外部放光效率~5.9%，電流效率:7.4cd/A，最大亮度~45000燭光，放光波長為470nm1.“芳香族化合物及有機發光二極體”，中美日韓四國專利申請中。2.H.-T.Shih,C.-H.Lin,H.-H.Shih,andC.-H.Cheng,Adv.Mater.14,1409(2002).

鄭建鴻實驗室第12页/共43页CuPc(10nm)/NPB(50nm)/DMPPP(30nm)/TPBI(40nm)]鄭建鴻實驗室第13页/共43页DeviceD:[CuPc(10nm)/NPB(50nm)/BPP(30nm)/TPBI(40nm)]DeviceE:[CuPc(10nm)/NPB(50nm)/DMPPP(30nm)/TPBI(40nm)]鄭建鴻實驗室第14页/共43页高效率綠色發光材料9,10-diaminoanthracenePublication:Yu,M.-X.;Duan,J.P.;Lin,C.–H.;Cheng,C.–H.;Tao,Y.-T.;Chem.Mater.2002,14,3958.鄭建鴻實驗室第15页/共43页第16页/共43页鄭建鴻實驗室第17页/共43页HighEfficiencyFluorescentMaterialITO/m-MTDATA(10nm)/NPB(30nm)/TNB02(20nm)/TPBI(10nm)/Alq3(30nm)/Mg:Ag(55nm)陳秋炳實驗室第18页/共43页e+e-ChargeTransportinAlQ3EffectiveContact:Q-QofLUMO陳秋炳實驗室第19页/共43页新有機金屬電致發光材料鄭建鴻實驗室Publication:1.P.P.Sun,J.P.DuanandC.H.Cheng,Appl.Phys.Lett.2002,81,792.2.J.P.Duan,P.P.Sun,J.J.LihandC.H.Cheng,Adv.Funct.Mater.2003,13,683.EuropiumComplexes第20页/共43页UVandPLSpectraofEuropiumComplexes鄭建鴻實驗室第21页/共43页鄭建鴻實驗室第22页/共43页黃國柱實驗室第23页/共43页X-rayofd-Alq黃國柱實驗室第24页/共43页ITO/CuPc/NPB/d-Alq/Mg:Ag黃國柱實驗室第25页/共43页白光元件鄭建鴻實驗室第26页/共43页鄭建鴻實驗室第27页/共43页4.75.15.83.73.12.9Alq3MEH-PPVMg:AgITODeviceC4.75.15.83.73.12.9Alq3MEH-PPVMg:AgITODeviceD2.76.2TPBI4.75.12.9MEH-PPVITODeviceAHeeger’sresult(1991)Caascathode,ext~1%Alascathode,ext~0.001%2.9(Ca)4.3(Al)DeviceIDThickness(nm)Vto(V)Vdec(V)ext(%)Lum(cd/m2)MEH-PPVTPBIAlq3at100mA/cm2Max.ofextat100mA/cm2Max.ofBrightnessB60----3.315.00.010.0235760C60--404.519.50.480.49135012177D5010403.822.00.810.812200192834.75.15.84.33.12.9Alq3MEH-PPV60nmAlITOChoietal,(1998)Maximumbrightness<100cd/m250nm4.75.15.84.33.12.9Alq3MEH-PPV70nmAlITOJinetal,(2000)Maximumbrightness<100cd/m282nmLiteratureresults

DeviceB

4.75.13.72.9MEH-PPVITOMg:Ag新型高分子發光材料及其元件韓建中實驗室第28页/共43页Pani-MEA4.75.15.83.73.12.93.44.9Alq3MEH-PPVMg:AgITODeviceIDStructuraldifferenceVto(V)Vdec(V)ext(%)Lum(cd/m2)ELcharacteristicsmax;CIEindexat8Vat100mA/cm2Max.ofextat100mA/cm2Max.ofBrightnessEWithPani-MEA(5nm)4.120.50.640.64180015022581nm;(0.54,0.46)FWithoutPani-MEA3.819.50.350.41100012939584nm;(0.55,0.45)韓建中實驗室第29页/共43页DeviceIDStructuraldifferenceVto(V)Vdec(V)ext(%)Lum(cd/m2)ELcharacteristicsmax;CIEindexat8Vat100mA/cm2Max.ofextat100mA/cm2Max.ofBrightnessGWithPani-MEA(2nm)4.319.02.102.15740025724522nm;(0.28,0.58)HWithoutPani-MEA3.316.51.011.09345017976522nm;(0.27,0.58)Pani-MEA4.75.75.83.73.12.63.44.9Alq3NPBMg:AgITO韓建中實驗室第30页/共43页金屬氧化物薄膜的製作及應用研究FormulaMp.(ºC)TG/DTA(%)Yield(%)SublimationconditionRu-A4Ru(nbd)(tmhd)212699.66065ºC/139mtorrRu-A5Ru(nbd)(tfac)267,90,11096.74560ºC/140mtorrRu-A6Ru(nbd)(hfac)28297.05545ºC/150mtorrRuA4RuA5RuA6釕金屬前驅物合成季昀實驗室第31页/共43页Thickness:280nmResistivity:15.7µΩ-cmComposition:Ru:98.2/O:1.8%釕金屬薄膜化學氣相沉積利用新型釕金屬前驅物進行化學氣相沉積實驗，選擇混合氣（氮氣98%;氧氣2%）為載流氣體的條件下，我們可以在溫度275~400ºＣ的範圍區間，進行釕金屬薄膜的沉積。其中，在相對低溫300ºＣ時，薄膜在電性、純度及沉積速率上有最好之表現。RuA6Thickness:160

nmResistivity:17.8µΩ-cmComposition:Ru:97.4/O:2.6%RuA4季昀實驗室第32页/共43页Mp.(ºC)TG/DTA(%)Yield(%)Sublimationcondition315498.979110ºC/700mtorr412299.48090ºC/700mtorr銅金屬前驅物之合成(3)(4)季昀實驗室第33页/共43页275。CTD(oC)Thickness(Å)Resistivity(-cm)

Composition(at.%)27513604.9Cu98.5;C<1;O<130023208.7Cu98.1;C<1;O1.2325551026.7Cu97.8;C<1;O1.8P:1.8torrTs:80oCRxngas:O2(2%)/Ar15sccm300。C325。C銅金屬薄膜化學氣相沉積季昀實驗室第34页/共43页PreparationofcobaltoxidesofdifferentoxidationstatesandcharacterizationbyTemperatureProgrammedReductionTemperature/KHydrogenconsumption3.083.002.672.02Co2O3·xCoO2Co2O3Co3O4CoONH/NCoR1R2R2R3R3R3R4R4R4R4100μmol‧g-1‧K-1300400500600700800Rev.Adv.Mater.Sci.5(2003)41,SensorsandActatorsB96,(2003)596葉君隸實驗室金屬及金屬氧化物奈米顆粒之研究第35页/共43页0204060801001201401601802000246810ParticlesizeofPd/nm

EffectofparticlesizeofPdonitschemicalactivityQi(H2)/kJmol-1葉君隸實驗室(heatofhydrogenadsorption)

第36页/共43页孔洞性分離膜的研究A.片型氧化鋁超濾膜支撐的微孔洞MFI分離膜

以烘箱水熱方式，預先合成奈米級的MFI沸石膠體為晶種，再將之披覆於商用氧化鋁超濾膜上，來製備呈連續性的沸石透膜。此透膜於CO2超臨界流體的系統中回收CO2之用，對於caffeine的分離可達到>90%之排除率。

B.管型氧化鋁支撐的MFI分離膜

在商業用的氧化鋁陶瓷管基材上製備MFI沸石膜、中孔洞氧化矽膜、MFI沸石及中孔洞氧化矽複合膜等三類不同的薄膜，並使之應用於超臨界流體二氧化碳及咖啡因的分離上。

本研究是以市售薄膜管做為基材，在薄膜管內層塗佈上一層及兩層孔徑約0.5nm之microporous材質(silicalite)或mesoporous及microporoussilica材質進行分離實驗，結果顯示薄膜吸附咖啡因是薄膜分離之主要機制。趙桂蓉實驗室第37页/共43页C.中孔洞二氧化矽低界電薄膜

我們提出以旋轉塗佈的方式將含P123高分子有機模板分子及改質劑TMCS的二氧化矽前驅溶液沉積於矽晶片上，經烘烤、鍛燒得到中孔洞二氧化矽薄膜。鍛燒後薄膜的吸水問題，可由調整改質劑在前驅液中的濃度及前驅液的老化時間來改善，使薄膜具有穩定的1.7至2.1低的介電常數。有應用於IC製程中作為隔電層材料的潛力。

中孔洞薄膜機械強度、介電常數與孔洞性質的關係

使用薄膜X光繞射分析其孔道排列結構及對稱情形。用X光反射光譜法分析膜厚、密度及空隙度，以氪氣吸附分析其孔洞平均大小及孔洞體積。發現當孔隙度增加時，介電常數會降低，但機械強度也會降低。此關係

對中孔洞薄膜在應用上的控制非常重要。

微孔洞及中孔洞薄膜孔洞性質的分析方法建立

以Kr等溫吸附測薄膜的孔洞直徑及其分佈，還有薄膜的孔隙度。同時與X光反射法得到的孔隙度數值相比較。建立了薄膜孔洞性質特別是中孔洞的分析方法。另以同步輻射X光繞射分析在陶瓷管基材上的微孔洞沸石薄膜。用此等方法可監測薄膜的性質。趙桂蓉實驗室第38页/共43页B.MFI/meso-SiO2/Al2O3800nmporeα-Al2O3macroporousα-Al2O37mm10cm10mm200nmporeα-Al2O3MFIormesoporousSiO2C.Ultra-lowkmaterialElectricalcharacterizationLeakagecurrentdensity<1E-7at2MV/cm.Capacitance<~20pF k~1.5MeterPVD-AldotsLow-kfilmp-Sisubstrate趙桂蓉實驗室第39页/共43页四年計畫執行總成果

年度成果項目

類別89年度90年度91年度92年度合計人才培養及引進研究生(人數)810141648研究人員(人數)02226教授(人數)00000論文發表數及引用數SCI發表數24393869170引用數19527417283724SSCI發表數00000引用數00000EI發表數00000引用數00