氧等離子體處理對ITO薄膜親水性能的影響

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2022-08-02

ITO(銦錫氧化物)由于淀積過程中在薄膜中產生氧空位和Sn摻雜取代而形成高度簡并的n型半導體,費米能級位于導帶底之上,具有高載流子濃度(1020～1021cm3)及低電阻率(2～4×10-4Ψcm);此外,ITO的帶隙較寬(Eg=3.5～-4.3eV),因而ITO薄膜對可見光具有很高的透過率。由于ITO具有上述高透射率、低電阻率的特性,ITO作為透明電極被廣泛應用于有機電致發光器件(OLED)的制作。然而,由于ITO屬于非化學計量學化合物,薄膜的淀積條件、清洗方法及表面處理工藝都對ITO薄膜表面的化學組成及表面性能產生深刻影響。特別是采用表面處理可僅改變ITO薄膜的表面性能,而不改變ITO薄膜主體的光電性能,對改善OLED的光電性能起著非常重要的作用。OLED制作中經常用于ITO薄膜表面處理的方法有:化學方法(酸或堿處理)和物理方法(氧等離子體處理、氧輝光放電及臭氧環境紫外線處理等),其中氧等離子體處理是最常用的方法。

氧等離子體處理一方面可使ITO薄膜表面進一步氧化,增大其功函數,從而減小由ITO向OLED的空穴傳輸層注入空穴所需克服的勢壘;另一方面,該處理還對ITO薄膜表面的潤濕性能有所改善,提高有機材料在ITO薄膜上的成膜性能,實驗采用直接測量接觸角的方法對ITO薄膜的潤濕性能進行了研究。

ITO薄膜等離子處理實驗：

為比較氧等離子體處理對ITO薄膜的影響,實驗采用未進行等離子處理的ITO薄膜樣片作為對比研究。

ITO薄膜樣片及等離子處理圖

測試設備及工藝參數如下：

ITO薄膜	試驗設備	型號	品牌	擺放方式	檢測指標
設備信息	真空等離子清洗機	NE-PE60F	納恩科技	平放	水滴角
試驗目的	通過等離子體處理材料表面，提高其親水性，并檢測設備的均勻性以及穩定性
測試條件	功率(W)	工藝氣體及流量		處理時間
測試條件	500	Ar，O2 ; 100-200sccm		3分鐘

等離子表面處理對ITO薄膜潤濕性的影響

有機物在ITO膜上的潤濕性越好,有機物溶液或液滴在其表面上的鋪展也就更均勻,更易獲得良好的薄膜。評價薄膜表面潤濕性的主要參數是接觸角θ,由文獻知道小接觸角與高表面能有關,而表面吸附力與表面能有關,而且可用表面能的增加來解釋吸附力的增加,因此可通過薄膜表面吸附力來間接獲得薄膜潤濕性能的相關信息。圖1和2給出了氧等離子體處理前后ITO薄膜表面接觸角的變化。

圖一 ITO薄膜等離子處理前水滴角

圖二 ITO薄膜等離子處理后水滴角

氧等離子體處理使ITO薄膜表面能增加的原因,可主要歸因于氧等離子體處理可去除薄膜表面的有機污染物。實驗發現氧等離子體處理能夠減少ITO薄膜的峰狀凸起,提高薄膜的平整度,這將改善OLED的穩定性和壽命;而且經過處理之后,ITO薄膜的表面吸附力增大將近一倍,使ITO薄膜表面的潤濕性能和吸附性能得到改善,這將促進有機物在ITO薄膜表面上的成膜。