基于响应面法的原子层沉积高阻隔膜研究

摘要

目的研究分析等离子辅助原子层沉积技术(ALD)技术在PET表面上沉积超薄Al_(2)O_(3)阻隔层的工艺优化。方法采用单因素结合响应面设计试验法,对Al_(2)O_(3)/PET薄膜的沉积速率(GPC)进行优化,通过AFM分析得到薄膜的生长模式和表面粗糙度,最后用水蒸气透过率表征薄膜的阻隔性能。结果最大GPC的沉积参数:TMA脉冲时间为0.17 s、吹扫时间为11 s、O2的脉冲时间为0.35 s、吹扫时间为10 s、沉积速率为0.215 nm/cycle;薄膜以层状生长模式生长,表面粗糙度均方根(RMS)为0.58 nm;沉积500个循环后薄膜的水透过率从7.456 g∙d/m2降低到0.319 g∙d/m2。结论通过响应面法优化了ALD制备工艺参数,Al_(2)O_(3)在PET表面沉积100 nm左右时,水蒸气阻隔性提高了25倍。