聚苯硫胺衍生物之合成及其在高分子电激发光元件上之应用研究生.PDF

聚苯硫胺衍生物之合成 及其在高分子電激發光元件上之應用 研究生：謝杰修 指導教授：許千樹 教授 國立交通大學應用化學研究所 摘要 本研究成功合成出四種含有苯硫胺結構的單體，並利用強酸誘導 縮合聚合方法，以 CF SO H提供強酸環境，合成出四種共軛聚苯硫 3 3 胺衍生物 poly(phenylenesulfidephenyleneamine), poly(phenylene- sulfide-alt-phenyleneaminephenyleneamine), poly(phenylenesulfide-alt- N-(4-phenoxybutylphosphonic acid)phenyleneamine), 以及 poly(phenylenesulfide-alt-N-(n-butylphosphonic acid)phenyleneamine) (P1～P4) 。P1的分子量達到 1.7 × 105 3 ，而P2的分子量僅有 8 × 10 , 可能是由於單體 M2 具有兩個苯胺分子，在縮合聚合過程中導致親核 芳香基集團上的電子雲密度較低，減少攻擊帶正電硫原子發生聚合反 應的機會。所有高分子都能溶解於一般溶劑如 THF 、DMF 以及DMSO 中。高分子 P1-P4的玻璃轉移溫度 (Tg) 約在 83 到 140℃之間，而熱裂 解溫度 (Td) 約介於240 到 400℃。而 P3 與 P4由於在主鏈上加入了側 鏈基導致熱裂解溫度及玻璃轉移溫度都較 P1 與 P2低。 在電化學實驗中利用循環伏安計量儀 (CV)得到這四種高分子的 最高填滿分子軌域能階位於 -4.82 到 -5.07 eV 之間，可以利用作為 電洞傳輸層 (HTL)材料。雙層高分子發光元件結構為 銦錫氧化物 (ITO)/電洞傳輸層發光層/ /鈣/鋁 。發光層選用DP-PPV或聚芴高分子 衍生物。藉由在電洞傳輸材料中添加 CSA (camphor sulfonic acid)作為 I 摻雜物，元件的電流密度、亮度與效率都有明顯地改善。利用不同的 電洞傳輸層製成三種不同的元件結構： (a)聚苯硫胺衍生物 (P1-P4) ； (b)PEDOT ；(c)聚苯硫胺衍生物加 PEDOT 。結果顯示利用聚苯硫胺衍 生物讓 ITO 注入電洞，PEDOT輔助電洞傳輸的元件結構 (c) 系列具有 最佳的元件表現。以 PPSA衍生物與 PEDOT作為 HTL層、 DP-PPV 衍生物為發光層的綠光元件得到最大亮度 (在電壓 10V 達到 3542 cd/m2) ，而以PPSA衍生物與 PEDOT作為 HTL層、聚芴衍生物為發 光層的藍光元件具有最佳效率為 0.95 cd/A 。 II Synthesis of Poly(phenylenesulfidephenyleneamine) Derivatives for the Applications of PLED Devices Student ：Chieh-Hsiu Hsieh Advisor ：Prof. Chain-Shu Hsu Institute of Applied Chemistry National Chiao Tung University Abstract In this study, four kinds of novel nitrogen- and sulfur-containing conjugated polymers, i.e., poly(phenylenesulfidephenyle