張瑞芬
李正中

本篇論文主要研究有機染料分子薄膜之結構、光學吸收特性、與電致發光特性，並進一步利用此薄膜設計強耦合共振腔元件，模擬Polariton能態的現象。本實驗使用DEDOC 染料分子作為實驗材料，並將此材料製作成具有J-aggregate(J-聚集)分子排列的高吸收薄膜。我們透過疊代運算法擬合薄膜的穿透與反射實驗頻譜，在最佳化的擬合條件下，可準確擬合出多層堆疊後之總厚度，相當吻合原子力顯微鏡的量測厚度，並得到峰值吸收常數α高達106/cm。接著，利用OLED架構研究DEDOC J-aggregate花青染料的電致發光特性，並分析在不同製程條件下，染料分子薄膜排列之均勻度對外部量子轉換效率的影響。透過排列最佳的Layer-by-layer製程，可得到最佳外部量子轉換效率約為5×10-3%。 接著，我們進一步將染料分子薄膜置於共振腔系統中，模擬產生強耦合模態之現象。在此共振腔中，利用一個紅光OLED系統做為主要激發Polariton能態發光的光源，而此染料分子薄膜作為產生Polariton能態的介質。我們利用了Hamiltonian的擴增矩陣模型與多層膜理論，來預測激子與光子在共振腔中的強耦合行為。經由模擬電場分佈、反射頻譜、Polariton色散曲線，可得到最佳化的強耦合共振腔設計。在實作上，選用 TPB3與DCJTB共摻雜系統作為紅光OLED系統，探討其在滿足最佳化共振腔設計下，元件的發光波長、光強與發光穩定性。目前的材料研究與共振腔設計，可作為未來實現Polariton電致發光的重要前驅研究。