氧等离子体处理对ITO薄膜亲水性能的影响

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2022-08-02

ITO(铟锡氧化物)由于淀积过程中在薄膜中产生氧空位和Sn掺杂取代而形成高度简并的n型半导体,费米能级位于导带底之上,具有高载流子浓度(1020～1021cm3)及低电阻率(2～4×10-4Ψcm);此外,ITO的带隙较宽(Eg=3.5～-4.3eV),因而ITO薄膜对可见光具有很高的透过率。由于ITO具有上述高透射率、低电阻率的特性,ITO作为透明电极被广泛应用于有机电致发光器件(OLED)的制作。然而,由于ITO属于非化学计量学化合物,薄膜的淀积条件、清洗方法及表面处理工艺都对ITO薄膜表面的化学组成及表面性能产生深刻影响。特别是采用表面处理可仅改变ITO薄膜的表面性能,而不改变ITO薄膜主体的光电性能,对改善OLED的光电性能起着非常重要的作用。OLED制作中经常用于ITO薄膜表面处理的方法有:化学方法(酸或碱处理)和物理方法(氧等离子体处理、氧辉光放电及臭氧环境紫外线处理等),其中氧等离子体处理是最常用的方法。

氧等离子体处理一方面可使ITO薄膜表面进一步氧化,增大其功函数,从而减小由ITO向OLED的空穴传输层注入空穴所需克服的势垒;另一方面,该处理还对ITO薄膜表面的润湿性能有所改善,提高有机材料在ITO薄膜上的成膜性能,实验采用直接测量接触角的方法对ITO薄膜的润湿性能进行了研究。

ITO薄膜等离子处理实验：

为比较氧等离子体处理对ITO薄膜的影响,实验采用未进行等离子处理的ITO薄膜样片作为对比研究。

ITO薄膜样片及等离子处理图

测试设备及工艺参数如下：

ITO薄膜	试验设备	型号	品牌	摆放方式	检测指标
设备信息	真空等离子清洗机	NE-PE60F	纳恩科技	平放	水滴角
试验目的	通过等离子体处理材料表面，提高其亲水性，并检测设备的均匀性以及稳定性
测试条件	功率(W)	工艺气体及流量		处理时间
测试条件	500	Ar，O2 ; 100-200sccm		3分钟

等离子表面处理对ITO薄膜润湿性的影响

有机物在ITO膜上的润湿性越好,有机物溶液或液滴在其表面上的铺展也就更均匀,更易获得良好的薄膜。评价薄膜表面润湿性的主要参数是接触角θ,由文献知道小接触角与高表面能有关,而表面吸附力与表面能有关,而且可用表面能的增加来解释吸附力的增加,因此可通过薄膜表面吸附力来间接获得薄膜润湿性能的相关信息。图1和2给出了氧等离子体处理前后ITO薄膜表面接触角的变化。

图一 ITO薄膜等离子处理前水滴角

图二 ITO薄膜等离子处理后水滴角

氧等离子体处理使ITO薄膜表面能增加的原因,可主要归因于氧等离子体处理可去除薄膜表面的有机污染物。实验发现氧等离子体处理能够减少ITO薄膜的峰状凸起,提高薄膜的平整度,这将改善OLED的稳定性和寿命;而且经过处理之后,ITO薄膜的表面吸附力增大将近一倍,使ITO薄膜表面的润湿性能和吸附性能得到改善,这将促进有机物在ITO薄膜表面上的成膜。