由最近的研究中發現，共軛高分子分子鏈在拉伸後，會因為分子鏈處於分子拘束的狀態，而能有效地降低分子鏈上的電荷捕捉能力，使電子和聲子的交互作用減少，造成螢光效率大幅的上升。本研究延用此方法在發光小分子Rhodamine 6G (R6G)上，將R6G製成薄膜後，利用雙層分子極限拉伸法，探討小分子的機械拉伸對光電效率的影響。我們發現在分子拉伸後，小分子R6G的螢光PL強度仍然有上升，但是沒有高分子這麼顯著，原因是小分子容易由拉伸狀態鬆弛，造成分子上的應力，無法有效的累積，以達到分子拘束的效果。由濃度效應和微觀拉曼光譜的研究，我們發現外加機械應力在低濃度小分子R6G上的效果，和作用在高分子上相似，但當濃度提高時，小分子的concentration quenching逐漸上升，而我們所觀察到高濃度R6G之PL發光增益，是因為拉伸造成局部濃度下降，減低concentration quenching所引起的。

The molecular confinement effect via mechanical stretching of producing dramatic PL enhancements as recently observed in conjugated polymers was examined for one of the small molecule counterpart, the rhodamine 6G (R6G). By invoking a special two-layer stretching method on copper grids with molecular-scale stress analysis, we found that R6G, upon mechanical stretching, exhibited only small enhancements of the PL efficiency. At low concentration, this effect was attributed to suppression of electron-phonon interactions. At high concentration, the enhancements were arising from decreases of concentration quenching rather than suppression of electron-phonon coupling that dominates in the molecularly confined conjugated polymers. This work hence concludes that simple mechanical stretching is incapable to produce for small molecules the sufficient segmental stresses required for reduced electron-phonon coupling for the enhancements of optoelectronic efficiencies.

摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VIII
表目錄 XVI
第一章 簡介 1
第二章 文獻回顧 3
2-1 高分子薄膜應變機制及機械性質 3
2-1-1 纖化區(craze)介紹 3
2-1-2 彈性形變區的介紹 6
2-1-3 微頸縮機制 7
2-1-4 薄膜機械性質的計算 9
2-1-5 AFMREAD 基本原理及軟體計算薄膜機械性質[18][22] 10
2-2 交連(cross-link)與交纏網路(entanglement network) 18
2-2-1 交連(cross-link) 18
2-2-2 高分子鏈段交纏(entanglement)網路 18
2-2-3 拉伸對於交纏密度(entanglement density)之影響 19
2-3 共軛高分子MEH-PPV 21
2-3-1 MEH-PPV的發光性質 21
2-3-2 MEH-PPV混摻之稀釋效應 24
2-4 共軛高分子的拉伸實驗 26
2-5 共軛小分子Rhodamine 6G 28
2-5-1 Rhodamine 6G之濃度淬滅效應(concentration quenching effect) 28
第三章 實驗方法 30
3-1 實驗材料 30
3-1-1 小分子及高分子 30
3-1-2 有機溶劑 32
3-1-3 實驗基材 34
3-2 各項實驗薄膜製備 35
3-2-1 單層系統 PS摻雜R6G拉伸實驗 35
3-2-2 雙層連續旋轉塗佈系統 雙層結構PS+R6G/PMMA拉伸實驗 36
3-2-3 高濃度系統 雙層結構 MEH-PPV+PS拉伸實驗 39
3-3 實驗方法 41
3-3-1 拉伸實驗方法 41
3-3-2 封裝製程 41
3-4 儀器介紹與分析 44
3-4-1 光學顯微鏡 (Optical microscopy) 44
3-4-2 螢光光譜儀(Photoluminescence Spectrometer) 45
3-4-3 原子力顯微鏡 (Atomic force microscopy) 46
3-4-4 原子力顯微鏡整合共軛焦螢光光譜儀及偏極化拉曼光譜系統 48
3-4-5 共軛焦微拉曼光譜系統 50
第四章 結果與討論 52
4-1 拉伸單層小分子薄膜實驗 52
4-1-1 薄膜表面形貌 53
4-1-2 原子力顯微鏡細掃纖化區之觀察 55
4-1-3 拉伸單層R6G薄膜之機械性質探討 57
4-1-4 低濃度單層PS薄膜混摻R6G之光致發光光譜 59
4-1-5 雙層連續旋轉塗佈系統 雙層結構PS+R6G/PMMA 60
4-1-6 雙層結構PS+R6G/PMMA之表面形貌 61
4-1-7 雙層結構PS+R6G/PMMA之光致發光光譜 64
4-1-8 小分子Rhodamine 6G之concentration quenching effect 69
4-2 拉伸高分子薄膜實驗 71
4-2-1 薄膜表面形貌 71
4-2-2 纖化區的產生與成長 73
4-2-3 原子力顯微鏡細掃纖化區之觀察 76
4-2-4 拉伸高分子薄膜之機械性質探討 80
4-3 共軛高分子與小分子的偏極化拉曼(Raman)行為 84
第五章 結論 89
第六章 參考文獻 91

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