指導教授：吳志毅臺灣大學：光電工程學研究所廖國凱Liao, Guo-KaiGuo-KaiLiao2014-11-262018-07-052014-11-262018-07-052014http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/261925本篇論文主要研究如何改善有機光電元件的電極端，以便於提升載子注入效率以及導電率和元件表現，並透過同步輻射光所得到的光電子能譜來研究其物理和化學機制 　　首先我們在有機發光二極體的純電洞元件上使用三氧化鉬當作電洞注入層。而在本篇論文中我們發現，較薄厚度的三氧化鉬其鉬原子會產生明顯的還原反應，因而在三氧化鉬的能隙中產生能隙能階提供電洞傳輸路徑，進而提升電洞注入的效果。 　　另一方面在有機太陽能電池元件上，我們使用石墨烯當作其電極，而在本篇論文中我們發現，用Polymer-free轉移法除了可以獲得高品質的石墨烯以及大大降低了污染物殘留的問題外，使用Polymer-free轉移法的石墨烯也擁有較高的導電率，綜合以上兩點都比傳統的轉移法來的出色，也更適合拿來當作電極使用。此外為了解決電極與載子傳輸層間載子注入能障的問題，我們嘗試將石墨烯參雜不一樣的物質，藉此改變其功函數，讓電極的費米能階盡可能地與載子傳輸層的HOMO或LUMO匹配，如此不僅提升了有機太陽能電池的各項參數，且隨著參雜物的不同也會增加石墨烯的導電率，使石墨烯在電極上的應用開拓了更多的優勢與可能性。In this thesis, we study the methods to improve the effectiveness of electrodes in organic optoelectronic devices, in particular to enhance the efficiency of carrier injection, conductivity and hence the devices performance. In addition, high-resolution synchrotron radiation induced photoelectron spectroscopy was used to study the chemical and physical properties at the device interfaces. 　　First, we investigate molybdenum trioxide (MoO3) as hole injection layers in hole only devices. The reductions of Mo atoms are more obvious in the devices with thinner MoO3 layers, with more gap states to increase the hole injection path and to enhance the efficiency of injection. 　　On the other topic, we use graphene as electrodes in organic solar cell devices. We demonstrated the polymer-free transfer method that can transfer large area CVD-graphene to any substrate to reduce surface tension and residual contaminant. The polymer-free transferred graphene films also show good quality and high electrical conductance that make them suitable for conductive electrodes. Furthermore, in order to resolve the carrier injection barrier problem, we use doping process to change the work function of the graphene. It decreases misalignment between the Fermi level of electrodes and the HOMO and LUMO level of carrier transport layers. As a result, it not only enhances the device performance but also increases the conductivity of graphene, which provide more advantages for graphene application in the future.目錄 致謝 V Abstract VIII 摘要 X 第一章 簡介 1 1.1　有機光電元件介紹 1 1.1.1　有機發光二極體(Organic Light Emitting Devices，OLED) 1 1.1.2　有機太陽能電池(Organic Solar Cell，OSC) 7 1.2　石墨烯(Graphene)介紹 13 第二章 實驗原理與儀器介紹 16 2.1　光電子能譜(Photoemission Spectroscopy，PES)介紹 16 2.2同步輻射光源(Synchrotron Radiation)介紹 21 2.3 龍形光束線(Dragon Beamline) 27 2.4實驗真空系統介紹&EFM3電子蒸鍍槍 32 2.5實驗儀器介紹 36 第三章 利用三氧化鉬提升有機發光二極體電洞注入效率 39 3.1　材料簡介 39 3.1.1　三氧化鉬在有機發光元件中所扮演的角色定位 39 3.1.2　NPB在有機發光元件中所扮演的角色定位 41 3.2　觀察三氧化鉬厚度與陽極和NPB間電洞注入效益的影響 42 3.2.1　實驗流程 42 3.2.2　實驗結果與討論 45 第四章 利用石墨烯電極提升有機光伏元件表現 54 4.1　石墨烯在有機光伏元件中所扮演的角色定位 54 4.2　XPS研究不同轉換方法影響石墨烯電極導電性與元件效益 57 4.3　UPS研究參雜結果改變石墨烯電極的功函數與元件效益 62 第五章 結論與未來展望 68 5.1 結論 68 5.2 未來展望 68 參考文獻 6914526922 bytesapplication/pdf論文公開時間：2014/08/21論文使用權限：同意有償授權(權利金給回饋學校)光電子能譜有機發光二極體石墨烯三氧化鉬同步輻射thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/261925/1/ntu-103-R01941075-1.pdf