การศึกษาคุณสมบัติทางแสงและไฟฟ้าของสารกึ่งตัวนำอินทรีย์แบบฟิล์มบางที่ปลูกโดยวิธีแลงเมียร์-บลอดเจตต์

Abstract

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ในเบื้องต้นได้ศึกษาคุณสมบัติทางแสงของสารละลายของสารกึ่งตัวนำอินทรีย์ที่เตรียมจากสาร tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3) ซึ่งละลายในตัวทำละลายชนิด chloroform สารละลายที่ได้มีความเข้มข้น 3 ระดับคือ 0.5 mM 10 mM และ 100 mM สัญญาณโฟโตลูมิเนสเซนซ์ (PL) ของสารละลายเปล่งแสงสีเขียวในช่วงความยาวคลื่น 450-650 nm มียอดสเปกตรัมที่ 530 nm โดยกระตุ้นด้วยเลเซอร์ชนิดไนโตรเจน (337 nm) สัญญาณ PL มีขนาดสูงขึ้นเมื่อสารละลายมีความเข้มข้นมากขึ้นและเมื่อสาร Alq3 ที่ตัวทำละลายระเหยออกหมดแล้วมีอุณหภูมิลดต่ำลงจากอุณหภูมิ 313 K ไปที่ 12 K ทำให้ยอดสเปกตรัมเคลื่อนไปทางความยาวคลื่นสั้นลง (5-10 nm) ได้ศึกษาคุณสมบัติทางแสงของฟิล์มบางสารกึ่งตัวนำอินทรีย์ที่ทำจากสาร Alq3 ที่เตรียมขึ้นด้วยวิธีแลงเมียร์-บลอดเจตต์ (LB) มีโครงสร้างแบบ (Alq3+stearic acid: C18)/ITO/GLASS ความหนาของฟิล์มควบคุมจากจำนวนชั้นโมโนเลเยอร์ (10-44 โมโนเลเยอร์) ของสารกึ่งตัวนำอินทรีย์ในระหว่างเคลือบฟิล์ม สัญญาณ PL เปล่งแสงสีเขียวในช่วง 420-650 nm มียอดสเปกตรัมที่ 530 nm โดยกระตุ้นด้วยเลเซอร์ชนิดไนโตรเจน สัญญาณ PL มีขนาดสูงขึ้นเมื่อฟิล์มมีความหนามากขึ้นและพบว่ายอดสเปกตรัมเคลื่อนไปทางความยาวคลื่นสั้นลง (10-15 nm) เมื่ออุณหภูมิของฟิล์มลดลงจากอุณหภูมิห้องไปที่ 12 K พบการเสื่อมสภาพของสัญญาณ PL หลังเก็บไว้นาน 3 วัน ที่อุณหภูมิห้อง การเสื่อมสภาพจะเร็วขึ้นหากเก็บฟิล์มที่อุณหภูมิสูงกว่า 80 ํC ในตอนท้ายได้ศึกษาคุณสมบัติทางไฟฟ้าของฟิล์มบางแลงเมียร์-บลอดเจตต์ (LB) ที่มีโครงสร้าง 3 แบบ คือ Hg/(Alq3+C18)/ITO/GLASS, Hg/(Alq3+C18)/ITO/GLASS และ Hg/(Alq3+C18)/(Alq3+C18) โดปด้วยสาร DCM/(PVK+C18)/ITO/GLASS โดยการวัดลักษณะคุณสมบัติกระแส-แรงดันเพื่อนำไปคำนวณหาค่าความต้านทานไฟฟ้าและค่าสภาพนำไฟฟ้า พบว่าโครงสร้างที่มีชั้นลำเลียงโฮลที่ทำจากสาร poly(9-vinylcarbazole) (PvK) และชั้นเปล่งแสงที่ทำจากสาร 4-Dicyanomethylene-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran (DCM)ช่วยลดค่าความต้านทานไฟฟ้าและเพิ่มสัญญาณ PL ให้มีขนาดสูงขึ้น โดยมีค่าความต้านทานไฟฟ้าลดลงจาก 5 Momega เป็น 1.37 Momega ค่าสภาพนำไฟฟ้าของฟิล์มบางสาร Alq3+C18 มีค่าเท่ากับ 4.77x10 -11 S/cm