能量过滤磁控溅射技术室温制备ITO膜的光电特性及其应用

2015-03-31 张清清 郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室

  利用在直流反应磁控溅射(DMS) 技术基础上改进的能量过滤磁控溅射( EFMS) 技术制备了ITO薄膜,并将其应用于顶发射有机电致发光器件(TOLED) 的阳极。利用X 射线衍射、原子力显微镜、椭圆偏振光谱仪和四探针方块电阻测试仪分析了薄膜的结构、表面形貌、光学和电学特性,利用自搭建的电压-电流密度-发光效率测试系统测量了TOLED 器件的发光效率。结果表明,与DMS 技术相比,EFMS 技术可有效抑制对有机功能层的溅射损伤,制备的ITO 薄膜表面更平整,晶粒尺寸更细小,而且具有优良的光学和电学性能( 400 ~800 nm 波长范围的平均透射率为87.1%;方块电阻低至4. 56 ×10-4 Ω·cm) 。以该薄膜为阳极的TOLED 器件的发光效率显著提高,在3. 26 mA/cm2的电流密度下发光效率达到0.09 lm/W。

  近来来,生物碳会变色字凸显( Organic Electro Luminescence Display) 看作新第一代凸显技术软件应用,因而快速率、快为了响应、宽第一人称、重量薄已经利润对低廉等亮点,在中国内地外被诸多坚持问题导向地探讨,都具有发展巨大的股票市场软件应用未来发展。顶使用的结构生物碳电致会变色字元器(TOLED) 有高的光效、好的色色度、大的缩口率已经更方便在处理芯片上集成化带动线路等优点有哪些,加入现今生物碳会变色字凸显的突出探讨文本。ITO 塑料膜应有高互动交流率、低电阻器率和高功指数函数等亮点,是TOLED 元器阳极的最佳的的选择村料,也是印象TOLED 元器效能的关键的方面之六。

  TOLED 器件的ITO 阳极通常采用直流反应磁控溅射(DMS) 或电子束蒸发技术制备,薄膜溅射沉积过程中高能粒子的轰击会对已制备的有机功能层产生溅射损伤,会降低TOLED器件的发光亮度、效率,乃至器件寿命。为减少对有机功能层的溅射损伤,有研究者在有机层与ITO阳极之间加入Mg-Ag,Cu-Pc,PTCDA 等缓冲层试图对有机层起到保护作用,但结果表明这并不能完全消除对有机层的溅射损伤,缓冲层的加入同时还降低了TOLED器件的透光率。因此,制备高质量、无损伤的ITO阳极成为TOLED器件研究的重点之一。

  本科研科研组人工控制产品研发的动能筛选磁控溅射(EFMS) 高新的技术可以有效能够抑制溅射历程中胆因醇再生颗粒对衬底的溅射直接损伤,因此化学合成的贴膜表明更平滑,晶体长度更很小。这篇充分利用该高新的技术化学合成了TOLED配件的ITO阳极,的研究了ITO贴膜的形式、电子光学和电学机械性能,自测了TOLED的放光生产率并与DMS高新的技术化学合成的配件作了比较。   1、检测手段   1.1、电子器件空间结构   TOLED 元器件的结构设计图甲1 提示。1 mm 厚的K9钢化玻璃底材上由大到为负极(Al) 、电子技术互传层及发光字广告层( tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum,Alq3) 、空穴互传层(N,N'-diphenyl-N,N'-bis( 3-methyllphenyl) -(1,1'bipheny1) -4,4'-diamine,TPD) 和ITO阳极。

TOLED 结构图

图1 TOLED 的结构图   1.2、元器备制   玻璃钢肌底第一步在40g/l 的KMnO4饱和溶液中水浸泡4 h 以清理外表污垢,去化合物水消毒后按序用异丙醇、啤酒、去化合物水彩超洗掉,洗掉時间均为15 min,然后烘干设备后备电源。通过实验性室岗位的知识基础,在CS-450 蒸空多效蒸发蒸镀模式中,明确图1 各用途层按序按序提纯了100 nm Al、50 nm Alq3和45 nm TPD 的膜层,溥膜的它的厚度用线膜厚监控器器仪监控器器。蒸镀TPD 膜层结束了之后,配件被快速发展移至CS-300 溅射渡膜模式中提纯ITO溥膜。

  在溅射过程中,等离子体中除了沉积粒子In3 +、Sn4 +、In2O3、SnO2外,还有O2 -、O -、二次电子等负离子,这些高能负离子和电子会对衬底及其上已沉积的薄膜产生溅射损伤。为避免这种作用,对DMS技术进行改进,改进后的EFMS 技术真空室内部结构如图2 所示。在靶和衬底之间靠近衬底一侧且平行于衬底处加一过滤电极, ITO靶阴极与衬底支架阳极间距为70 mm,过滤电极距衬底支架表面6mm。过滤电极为100 μm 厚的不锈钢金属网,网孔尺寸为0.238mm2,孔隙率为55%。

EFMS真空室结构示意图

图2 EFMS真空泵室框架图示图

  ITO 靶材纯度为99.99%, In2O3和SnO2质量比为9:1。溅射时以O2和Ar 为反应和溅射气体,本底真空为4 × 10-4Pa,沉积温度为室温。表1 为ITO薄膜沉积条件。

表1 ITO 聚酰亚胺膜形成参数表

ITO 薄膜沉积参数

  蒸镀TPD 膜层收尾后,分別凭借DMS 和EFMS多种枝术化学合成了TOLED元器ITO阳极,料厚均为80 nm,分別为元器1、元器2。为实验ITO 阳极的结构的与光学特征参数,在K9 玻璃钢上直接沉积物了ITO 膜,分別为样板A、样板B。   3、论文   (1) EFMS 水平化学合成的ITO 塑料薄膜的粒状犬细小,接触面整齐光滑。

  (2) EFMS 技术可以在室温条件下制备性能优良的TOLED 用ITO 薄膜;ITO 薄膜平均透射率87.1%( 400 ~800 nm) ,电阻率5.54 × 10-4Ω·cm。

  (3) EFMS 技巧可以效促使较高能负阳离子对衬底的溅射损害,适用EFMS 制取ITO 阳极的TOLED 电子元件的闪光转化率有明显提升 。   用EFMS 的技术在高温下提纯了必备条件平整度好外表面形貌和稳定光电建筑材料因素的高品的质量ITO 复合膜,增加了ITO 复合膜的软件软件应用这个领域及其软件软件应用体验,时也为许多复合膜建筑材料的提纯能提供了仿效,然而 介绍过滤器电极材料的样式、与底材的距離及其电势等对复合膜效果的影响到有待于于进一大步的研究方案。