張瑞芬

本論文主旨為利用Poly[2-methoxy-5-(3,7-dimethyoctyoxyl)-1,4-phenylenevi- nylene](MDMO-PPV)製作超強耦合有機發光二極體(organic light-emitting diode, OLED)並研究其物理現象。理論上，當光子與材料激發態(激子)在共振腔中進行強耦合作用，則產生偏極子(polariton)混成態和不同的能量色散分支，而拉比分裂為色散曲線上下支的最小能量差，當拉比分裂超過激子能量的20%以上則為超強耦合狀態。 在元件製作上，我們利用ZnO和polyethylenimine (PEI)的奈米複合層作為電子傳輸層，並優化PEI之摻雜比例以提升元件的外部量子效率。相較於未摻雜的OLED，優化PEI比例的元件外部量子效率可提高約70倍。我們進一步利用角度解析光譜技術和Hopfield Hamiltonian色散模型，研究超強耦合OLED發光和耦合強度，並探討改變出光側銀膜反射鏡厚度的影響。當銀膜厚度由20 nm增加至50 nm，元件發光亮度和效率降低但耦合強度隨之增加，而銀膜厚度最少需30 nm以上才能有效將出光限制在下支偏極子模態，呈現弱角度相關之能量色散且半高寬極窄的發光。而後我們調整不同MDMO-PPV與ZnO:PEI厚度優化元件效率，發現當兩者厚度相近比例為1:1時可獲得最高效率。 最終，在出光側銀膜厚度為30 nm和ZnO:PEI及MDMO-PPV厚度比例為1:1的條件下，我們得到最佳化之超強耦合電激發偏極子元件，其外部量子效率0.24%，最高亮度達到600 cd/m^2，且拉比分裂為860 meV，耦合強度為激子能量的33.2%。