应用于OLED器件封装的原子层沉积氧化铝薄膜工艺和性质研究

摘要

有机电致发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)具有自发光、对比度高、全视角、耗电低、制备工艺简单等显著优点。由于OLED器件的自发光特性不需要背光源，故结构简单，十分轻薄，可适用于柔性基底屏幕，具有广阔的应用前景，这使其成为国内外研究的热点。目前OLED器件的可靠性和寿命仍是制约OLED商业化的重要因素。传统玻璃或者金属盖板封装虽然可满足封装要求，但并不适用于柔性电子器件。而使用原子层沉积（Atomic Layer Deposition,ALD）技术制备的高致密和高介电氧化铝薄膜封装OLED器件，既可在纳米级别封装器件，也可制备混合膜，进一步提高薄膜封装性能。该论文中解决了在薄膜封装过程中透明基底上沉积薄膜的测量问题，研究了在自主搭建腔体上使用热原子层沉积（Thermal-Atomic Layer Deposition,T-ALD）技术制备氧化铝薄膜在透明基底上的生长行和等离子增强原子层沉积（Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition,PE-ALD）技术制备氧化铝薄膜的工艺以及功率和退火过程对PE-ALD氧化铝薄膜的影响，最后比较了T-ALD氧化铝和PE-ALD氧化铝对OLED测试器件的封装性能。在研究过程得到如下结果： 使用椭偏仪能够准确测量透明玻璃基底上薄膜的厚度和光学性质，并通过AFM测试氧化铝制备的台阶高度验证了椭偏仪测量结果的可靠性。在透明基底上均匀沉积了T-ALD氧化铝薄膜，玻璃基底上氧化铝薄膜成核期晚于PET基底和硅基底。氧化铝薄膜的光学性能优良和计算出薄膜的残余应力在200MPa。 在自主搭建的PE-ALD系统上沉积氧化铝薄膜，实现氧化铝薄膜线性生长，并通过改变腔体结构大幅降低沉积薄膜的不均匀度。不同功率下制备的氧化铝薄膜表面粗糙度和接触角不同，且退火过程对不同功率制备的薄膜影响不同，通过红外光谱数据中基团的减弱甚至消失解释了退火过程对薄膜的影响结果。 比较氧化铝薄膜和氧化硅/氧化铝多层混合薄膜结构对OLEDs测试器件的封装性能的影响，发现多层混合氧化硅/氧化铝薄膜的封装性能优于单一种类薄膜封装。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目标和方法

1.4 研究内容和参数

1.5 测试方法简介

2 原子层沉积设备

2.1 T-ALD和PE-ALD介绍

2.2 T-ALD和PE-ALD设备

2.3本章小结

3 薄膜制备工艺

3.1 T-ALD低温制备氧化铝薄膜

3.2 PE-ALD低温制备氧化铝薄膜

3.3 PE-ALD低温制备氧化硅薄膜

3.4功率和退火对于PE-ALD薄膜的影响

3.5 本章小结

4 薄膜性质研究

4.1 薄膜的椭偏仪测量

4.2 薄膜的表面形貌

4.3 薄膜的光学和力学性质

4.4本章小结

5 OLED封装测试

5.1 弯折测试

5.2 WVTR测试

5.2 老化测试

5.2 本章小结

6 全文总结

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文