大學學術追求卓越發展計畫
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大學學術追求卓越發展計畫. 分項計畫 A2 機 能 性 分 子 及 薄 膜 材 料 之 製 作 及 應 用 研 究 Synthesis and application of functional molecular and thin-film materials. 分項計畫主持人:鄭建鴻 教授 參與教授: 黃國柱 教授 季 昀 教授 韓建中 教授 趙桂蓉 教授 陳秋炳 教授 葉君棣 教授 劉瑞雄 教授. 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

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Presentation Transcript


4582712

大學學術追求卓越發展計畫

分項計畫A2

機 能 性 分 子 及 薄 膜 材 料 之 製 作 及 應 用 研 究

Synthesis and application of functional molecular and thin-film materials

分項計畫主持人:鄭建鴻教授

參與教授:

黃國柱教授季 昀教授

韓建中教授趙桂蓉教授

陳秋炳教授葉君棣教授

劉瑞雄教授


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  • 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


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磷光電致發光材料

高效率橘紅色發光材料銥-2及銥-4

Publication: J. P. Duan, P. P. Sun and C. H. Cheng, Adv. Mater. 2003, 3, 224.

鄭建鴻實驗室


Device performance based on 2 and 4

Device Performance based on銥-2 and 銥-4

Device B:

Max. External Quantum Efficiency: 11.9 %

Max. Brightness: 65042 cd/m2

Max. Current Efficiency: 23.3 cd/A

CIE(x,y): (0.62, 0.38)

lmax: 610 nm

Device M:

Max. External Quantum Efficiency: 12.4 %

Max. Brightness: 58156 cd/m2

Max. Current Efficiency: 26.2 cd/A

CIE(x,y): (0.60, 0.39)

lmax: 606 nm

鄭建鴻實驗室


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高效率紅色發光材料銥-6及銥-15

20吋主動式頂部發光全彩OLED

----2003年3月12日 by CMO

銥-15

效率12.6 %及18.5燭光/安培

1.“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)。

鄭建鴻實驗室


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鄭建鴻實驗室


Ir ap 2 acac

新型銥錯合物磷光發光材料[Ir(AP)2(acac)]

鄭建鴻實驗室

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 (in press).

3. C. –H. Cheng, B. M. J. S. Paulose, D. K. Rayabarapu, J. -P. Duan, Adv. Mater. 2004 , accepted.


Petp 2 ir acac

(PETP)2Ir(acac) 結構圖

鄭建鴻實驗室


Device performance

Device Performance

[a] The data for external quantum efficiency (ext), brightness (L), current efficiency (c) and power efficiency (p) are the maximum values of the device.

[b] The structure for devices A-D: NPB (30 nm)/Ir:CBP (x%, 30 nm)/BCP (10 nm)/Alq (40 nm); for devices E-G: TCTA (30 nm)/Ir:CBP (x%, 30 nm)/BCP

(10 nm)/Alq (40 nm); for device H-I: NPB (30 nm)/Ir:CCP (5%, 30 nm)/BCP (10 nm)/Alq (40 nm).

鄭建鴻實驗室


El spectra of devices based on ir ap 2 acac

EL spectra of devices based on [Ir(AP)2(acac)]

鄭建鴻實驗室


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高效率磷光發光材料銥-piq衍生物

Publication: Su, Y. J.; Huang, H. L.; Li, C. L.; Chien, C. H.; Tao, Y. T.; Cjou, P. T.; Datta S.;

Liu, R.-S. Adv. Mater. 2003, 15, 884.

劉瑞雄實驗室


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新分子型有機電致發光材料

多環芳香族藍色發光材料

[CuPc (10 nm)/NPB (50 nm)/TBPT (30 nm)/TPBI (40 nm)/Mg:Ag]: 外部放光效率~5.9 %,電流效率: 7.4 cd/A,最大亮度~45000 燭光,放光波長為 470 nm

1.“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, and C.-H. Cheng, Adv. Mater. 14, 1409 (2002).

鄭建鴻實驗室


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CuPc (10 nm)/NPB (50 nm)/DMPPP (30 nm)/TPBI (40 nm)]

鄭建鴻實驗室


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Device D: [CuPc(10 nm)/NPB (50 nm)/BPP (30 nm)/TPBI (40 nm)]

Device E :[CuPc (10 nm)/NPB (50 nm)/DMPPP (30 nm)/TPBI (40 nm)]

鄭建鴻實驗室


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高效率綠色發光材料

9,10-diaminoanthracene

Publication: 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


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鄭建鴻實驗室


High efficiency fluorescent material

High Efficiency Fluorescent Material

ITO/m-MTDATA (10 nm)/NPB (30 nm)/TNB02 (20 nm)/TPBI (10 nm)/Alq3 (30 nm)/Mg:Ag (55 nm)

陳秋炳實驗室


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e-

e+

Charge Transport in AlQ3

Effective Contact: Q-Q of LUMO

陳秋炳實驗室


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新有機金屬電致發光材料

Europium Complexes

鄭建鴻實驗室

Publication: 1. P. P. Sun, J. P. Duan and C. H. Cheng, Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 792.

2. J. P. Duan, P. P. Sun, J. J. Lih and C. H. Cheng, Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 683.


Uv and pl spectra of europium complexes

UV and PL Spectra of Europium Complexes

鄭建鴻實驗室


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鄭建鴻實驗室


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黃國柱實驗室


X ray of d alq

X-ray of d-Alq

黃國柱實驗室


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ITO/CuPc/NPB/d-Alq/Mg:Ag

黃國柱實驗室


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白光元件

鄭建鴻實驗室


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鄭建鴻實驗室


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TPBI

2.7

2.9

2.9

2.9 (Ca)

3.1

2.9

2.9

3.1

3.7

3.7

3.7

MEH-

PPV

ITO

Alq3

Mg:Ag

MEH-

PPV

MEH-

PPV

MEH-

PPV

Mg:Ag

4.3 (Al)

ITO

ITO

ITO

Alq3

Mg:Ag

4.7

4.7

5.1

4.7

4.7

5.1

5.1

5.1

  • Device A

  • Heeger’s result (1991)

  • Ca as cathode, ext ~1 %

  • Al as cathode, ext ~0.001 %

5.8

Device B

5.8

6.2

Device C

Device D

2.9

3.1

2.9

3.1

MEH-

PPV

60nm

MEH-

PPV

70nm

Alq3

Alq3

4.3

ITO

4.3

ITO

50nm

Al

82nm

Al

4.7

5.1

4.7

5.1

5.8

5.8

Choi et al, (1998)

Maximum brightness <100 cd/m2

Jin et al, (2000)

Maximum brightness <100 cd/m2

新型高分子發光材料及其元件

Literature results

韓建中實驗室


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Pani-MEA

2.9

3.1

3.4

3.7

MEH-

PPV

ITO

Alq3

Mg:Ag

4.7

4.9

5.1

5.8

韓建中實驗室


4582712

Pani-MEA

2.6

3.1

3.4

3.7

ITO

NPB

Alq3

Mg:Ag

4.7

4.9

5.7

5.8

韓建中實驗室


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金屬氧化物薄膜的製作及應用研究

釕金屬前驅物合成

RuA4

RuA5

RuA6

季昀實驗室


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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。

RuA6

RuA4

Thickness : 160nm

Resistivity : 17.8 µΩ-cm

Composition : Ru : 97.4 / O : 2.6%

Thickness : 280 nm

Resistivity : 15.7 µΩ-cm

Composition : Ru : 98.2 / O : 1.8%

季昀實驗室


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銅金屬前驅物之合成

(3)

(4)

季昀實驗室


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銅金屬薄膜化學氣相沉積

325。C

275。C

300。C

P : 1.8 torr

Ts : 80 oC

Rxn gas: O2(2%) / Ar 15sccm

季昀實驗室


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Hydrogen consumption

NH/NCo

R4

100 μmol‧g-1‧K-1

CoO

2.02

R4

R3

2.67

Co3O4

R4

R2

R3

Co2O3

3.00

R4

R2

R3

Co2O3 · xCoO2

3.08

R1

400

300

500

600

800

700

Temperature / K

金屬及金屬氧化物奈米顆粒之研究

Preparation of cobalt oxides of different oxidation states and

characterization by Temperature Programmed Reduction

葉君隸實驗室

Rev. Adv. Mater. Sci.5 (2003) 41, Sensors and Actators B 96, (2003) 596


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Effect of particle size of Pd on its chemical activity

(heat of hydrogen adsorption)

200

180

160

140

120

Qi (H2) / kJmol-1

100

80

60

40

20

0

0

2

4

6

8

10

Particle size of Pd/ nm

葉君隸實驗室


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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0.5 nm之microporous材質(silicalite)或mesoporous及microporous silica 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


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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


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10 cm

macroporous α-Al2O3

7 mm

10 mm

800 nm poreα-Al2O3

200 nm poreα-Al2O3

MFI or mesoporous SiO2

PVD-Al dots

Low-k film

p-Si substrate

Meter

B. MFI/meso-SiO2/Al2O3

C. Ultra-low k material

  • Electrical characterization

  • Leakage current density < 1E-7 at 2 MV/cm.

  • Capacitance < ~20 pF

  •  k ~ 1.5

趙桂蓉實驗室


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四年計畫執行總成果


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專利申請

  • “Self-Reducible Copper (II) Source Reagents for Chemical Vapor Deposition of Copper Metal”, Y. Chi, U. S. Patent No. US 6,369,256 B1 (2002).

  • “CoO as sensing material for CO sensor”, Yeh, C. T., Patent to Republic of China (2002).

  • “芳香族化合物及有機發光二極體”,鄭建鴻,中華民國專利申請案號91123869。

  • “使用芙化合物作為電洞注入修飾層或電洞傳遞層的有機發光二極體”,鄭建鴻,中華民國專利申請案號92110212。

  • “含有新穎銥錯合物作為磷光發光體的有機發光二極體”,鄭建鴻,中華民國專利申請案號92120288。

  • “發光元件及銥錯合物”,鄭建鴻,中華民國專利申請案號92120909。

  • “銥錯合物發光材料以及有機發光二極體元件”,鄭建鴻,中華民國專利申請案號92132297。

  • “Aromatic Compounds and Organic Light-Emitting Diodes”, Cheng, C. H., US Patent filed 2003/4/17, filing number 10/417252; JP Patent filed 2003/5/20, filing number 2003-141967; Korea Patent 2003/5/20, filing number 10-2003-0031880.


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技術轉移

  • 紅色磷光發光材料銥-6及銥-15之技術: 2003年轉移於奇美電子。

  • 綠色銥金屬磷光發光材料之技術: 2003年轉移於奇美電子。


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