ITO表面处理方法
摘 要:不同的表面处理会影响ITO薄膜的光学和电学性能,并对整个OLED器件的效率和寿命产生影响。因此需要通过表面性能。本文介绍了几种常用的表面处理方法,并对各种处理方法进行比较。
1 引言
应用于彩色显示器的有机发光器件(OLED)具有优秀的图像质量,特别是在亮度以及对比度等方面。近十年来,对OLED的研究得到广泛的关注,对未来的图像显示技术带来无法估量的冲击。OLED器件的性能与空穴注入过程有非常密切的关系,通过使用锡掺杂氧化铟(ITO)做OLED的阳极。
ITO具有低电阻率、高可见光率和高红外光反射率等优良特性,已经被广泛应用于固态平板显示器件。ITO的导带主要由In和Sn的55轨道组成,价带由氧的2S轨道占主导地位。氧空位及Sn取代掺杂原子,构成施主能级并影响导带中的载流子浓度。在ITO淀积过程中,由于薄膜中产生氧空位和Sn搀杂取代,形成高度简并的n型半导体。费米能级位于导带底之上,因而具有很高的载流子浓度及低电阻率。此外,ITO的带隙较宽,因而ITO薄膜对可见光和近红外光具有很高的透过率。但是,由于ITO属于非化学计量化合物,喷涂法、真空蒸发、化学气相淀积、反映离子注入以及磁控溅射等沉积方法、沉积条件,以及表面处理方法,都将影响ITO薄膜的性能,导致ITO表面功函数在4~5eV之间变化。目前,ITO玻璃的生产已经商业化,想要改善OLED的性能,需要对ITO的表面进行处理,使之适应有机物薄膜。
2 表面处理对ITO表面性能的影响
下面从电学及表面性质两个方面,讨论ITO表面处理的作用以及对OLED性能的影响。
2.1 表面处理对ITO表面性能的影响
ITO阳极是OLED光出射面,粗糙的ITO表面将使光线发生漫反射,减少出射光的强度,降低OLED的外量子效率。粗糙的ITO表面会影响OLED的内场分布,ITO表面的局部高场会加速有机材料老化,从而降低器件的寿命和稳定性。
2.2 表面处理对ITO电性能的影响
OLED是空穴注入限制器件,空穴注入的数目直接影响整个器件的性能。通过改变表面的In、O、Sn及表面C污染物的含量,可以提高表面功函数,减小空穴注入的势垒,提高空穴注入的数目。ITO是n型半导体,由重搀杂的Sn4+以及氧空位提供电子,当减少这两种成份在表面的含量时间,表面功函数就会降低。
3 ITO表面处理方法
常用的ITO表面处理方法有机械抛光处理、酸碱处理、等离子处理及以上各种方法的结合。在进行表面处理之前,要对ITO基片进行清洗,依次用去离子水、丙酮、无水醇超声清洗各30分钟后,再用纯氮气吹干。下面详细说明各种表面处理方法。
3.1 ITO表面处理方法
固体表面的结构和组成都与内部不同,处于表面的原子或离子表现为配位上的不饱和性,这是由于形成固体表面时被切断的化学键造成的。正是由于这一原因,固体表面极易吸附外来原子,使表面产生污染。因环境空气中存在大量水份,所以水是固体表面最常见的污染物。由于金属氧化物表面被切断的化学键为离子键或强极性键,易与极性很强的水分子结合,因此,绝大多数金属氧化物的清洁表面,都是被水吸附污染了的。在多数情况下,水在金属氧化物表面最终解离吸附生成OH-及H+,其吸附中心分别为表面金属离子以及氧离子。
根据酸碱理论,M+是酸中心,O-是碱中心,此时水解离吸附是在一对酸碱中心进行的。在对ITO表面的水进行解离之后,再使用酸碱处理ITO金属氧化物表面时,酸中的H+、碱中的OH-分别被碱中心和酸中心吸附,形成一层偶极层,因而改变了ITO表面的功函数。
3.2 等离子体处理
等离子体通常使用图3所示的设备进行工作。将基片放在底座上,在真空系统中通入不同的混合气体,并在金属电极上家射频电压将气体电离,形成等离子体,以非常快的速度轰击ITO基片。为了形成较均匀的电场,电极采用金属栅网结构。等离子体的作用通常是改变表面粗糙度和提高功函数。研究发现,等离子作用对表面粗糙度的影响不大,只能使ITO的均方根粗糙度从1.8nm降到1.6nm,但对功函数的影响却较大。用等离子体处理提高功函数的方法也不尽相同。氧等离子处理是通过补充ITO表面的氧空位来提高表面氧含量的。氧同表面有机污染物反应生成CO2和H2O,去除了表面有机污染物。SF6通过在ITO表面形成一层含氟层来提高表面功函数,对粗糙度的改变不明显。Ar等离子处理是通过除区在装载基片过程中吸附的氧来清洁ITO表面的。
3.3 机械抛光
用大量Al2O3微粉状喷丸流高速喷向ITO表面,借助其动能将表面层的微观凸起部位削平或压平,以实现抛光的目的。此法操作简单,表面微观型貌良好,无方向性,主要用于清除表面积
- 将系统的阻性触摸屏更新到多点触摸屏(10-22)
- ITO导电玻璃的特性及原理(05-16)
- ITO玻璃技术之SiO2阻挡膜层规格(03-13)
- Diagnose LEDs by monitoring the switch-mode du(08-12)
- 12位串行A/D转换器MAX187的应用(10-06)
- AGC中频放大器设计(下)(10-07)