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1、OLED外文文献翻译ITO表面经过常压等离子体处理的有机发光器件的特性Chang Hyun JEONG, June Hee LEE, Yong Hyuk LEE, Nam Gil CHO, Jong Tae LIM,Cheol Hee MOON and Geun Young YOMEDepartment of Materials Science & Engineering, Sungkyunkwan University, Suwon, 440-746, KoreaPDP Division, Samsung SDI Co., Ltd., Cheonan, 330-300, Korea(Rece

2、ived October 4, 2004; accepted October 28, 2004; published December 10, 2004)摘要：本课题研究了ITO表面经过He/O2和He/SF6的常压等离子混合气体处理后的影响和有机发光器件的电学特性。经过He/O2或He/SF6的等离子体处理后，由ITO/2-TNATA/NPD/Alq3/LiF/Al组成的OLED器件显示出了很好的电学特性，例如：较低的导通电压，高的功率效率等等。经过He/SF6处理的器件与He/O2处理过的相比有更卓越的电学性能。在用He/O2和He/SF6等离子体处理后，改善后的电性能与碳元素的减少和IT

3、O表面Sn4+的聚集以及ITO中氟元素的掺杂浓度有关，这表明表面处理后工作性能有所提高。关键词：ITO，表面处理，常压等离子体，OLED，He/O2，He/SF6OLED显示器件之所以能得到广泛的研究是因为他们具有非常优越的特性，例如：快速的响应时间，较低的工作电压，较高的量子效率等等。此外，与其他的平板显示器相比，例如：液晶显示器和等离子显示器，OLED显示器有更简单的工艺流程和更低的制造成本。目前，对于基板尺寸小于370mm*470mm的器件，通常在一个真空腔体内利用多层蒸发技术来完成，而用于制造接近920mm*730mm的大尺寸的沉积技术目前正处于研发当中。此外，利用喷墨打印技术代替真空

4、蒸发技术来制作高分子有机OLED器件正处于积极的研发阶段。对于OLED器件，需要一种透光性高的透明导体，在各种透明导体中，具有高传导性和高透光性的ITO被广泛的应用。为形成OLED器件，有机材料被沉积在ITO上，形成一个低阻值的欧姆接触，OLED器件在ITO和有机材料之间形成的接触电阻可以通过ITO表面预处理来改变。ITO是一个非化学计量化合物，化学成分可以很容易的改变。因此，为了改善OLED器件中ITO和有机材料间的接触特性，在ITO表面沉积有机材料之前进行处理是非常重要的。作为表面处理方法的低压等离子技术、UV/O3技术、和湿处理均被用于去除有机杂质和改善ITO表面特性。然而，这些技术价格

5、非常昂贵，而且低压等离子技术和UV/O3技术难以用于规模较大的基板，并且，湿处理法还存在环境问题。为了代替低压等离子体技术和湿处理等技术，以常压等离子体，如电晕放电、电介质阻挡放电、大气等离子流体等为处理技术来处理电子材料、电极材料、生物材料和结构材料的方法正在积极地开发当中。本课题研究了利用常压等离子体来处理和清洁OLED器件ITO玻璃表面的价值。作为常压等离子清洁技术，即一个修改了的DBD技术，能被用于大规模的环境中并且展现了一个比传统DBD更高密度的等离子体。通过改变在修改的DBD混合气体，这些混合气体在ITO的表面特性和形成干净的ITO玻璃的OLED器件电学特性方面的影响正在观察中。图

6、1为处理ITO玻璃表面的常压等离子体设备图。如图所示，修改过的DBD的研究设备由代替一个平板电极作为功率电极的锥体形状的多针电极，作为接地端的另一块平板电极以及两电极间的电介质材料组成。使用多针电极代替平板电极，通过在针的尖端形成一个类似于具有较高稳定性的电晕放电和辉光放电的高电场，从而能够获得一个高的离子体密度和低压交流下的气体击穿。多针功率电极连接到频率为2030千赫兹、电压为315千伏的交流电压，平板接地电极接地。He(10 slm)/O2(3 slm) 和 He(10 slm)/SF6(100 sccm)的混合气体被应用于OLED器件ITO表面的清洗。在等离子处理前，所有的ITO玻璃均

7、用有机溶剂清洗过。这些气体的最佳成分通过接触角和ITO基板碳含量来选择，接触角利用专用工具来测量，碳含量通过改变由03 slm的氧流速、0500 sccm的SF6流速以及10slm的氦流速的X射线光电谱线来测量。交流电源为25千赫兹、10千伏，持续工作30秒。经过He/O2和He/SF6等离子混合气体清洁后的ITO表面组成用X射线源为1486.6 eV的X射线光电子能谱来研究。在没有破坏真空的条件下，通过在洁净的ITO上OLED材料的热分解和电极材料的顺序蒸镀制备成了OLED器件。研究的这个OLED器件的结构为ITO/2-TNATA(60 nm)/NPD(20 nm)/Alq3(40 nm)/

8、LiF(1 nm)/Al(100 nm)。有机材料、氟化锂和铝的沉积速率分别为0.30.5 oA/s、0.1 oA/s 、0.55 oA/s，器件的有效面积为4mm2。OLED器件的电学特性由电子仪器测量得到，光学特性通过使用皮安计测量OLED器件光发射引起的光电流来得到。图2所示为ITO经过He(10 slm)/O2(3 slm) 和 He(10 slm)/SF6(100 sccm)常压等离子混合气体处理的OLED器件的特性，例如：（a）亮度与电压的关系、（b）亮度与电流密度的关系、（c）功率效率与电流密度的关系。作为参考，图中还包括了没经过等离子处理的OLED器件的特性。如图2（a）所示，

9、经过等离子体He(10 slm)/O2(3 slm) 和 He(10 slm)/SF6(100 sccm)处理后的器件的开启电压（定义为发出1 cd/m2的亮度所需的电压）分别为3.6V和3.2V，然而未经等离子体处理的器件的开启电压为4.2V。因此，经过等离子体处理后开启电压减小了，而且经He(10 slm)/O2(3 slm)处理后的器件的开启电压比经He(10 slm)/SF6(100 sccm)处理后的电压低。此外，如图2（b）所示，在同一发光强度的条件下，经He(10 slm)/SF6(100 sccm)处理的OLED表现出了最低的电流密度，而没经处理的OLED器件表现出了最高的电流

10、密度。通过对电流密度的测量，得到了用三种方法He(10 slm)/SF6(100 sccm)、He(10 slm)/O2(3 slm)和未做处理的三个器件的最高功率效率分别为0.93 Lm/W、0.75 Lm/W和0.58Lm/W。因此，经过He(10 slm)/SF6(100 sccm)处理的OLED器件显示了最佳的电学性能。经过He(10 slm)/SF6(100 sccm)处理的OLED器件的电特性的改善看上去与去除ITO表面的有机杂质和经处理的ITO工作性能的改变有关。表1显示了通过XPS测量的未经处理、He(10 slm)/O2(3 slm)和He(10 slm)/SF6(100 s

11、ccm)三种处理方法后的ITO表面的组成。表中显示，经等离子处理后，ITO表面碳元素的含量显著的减少，而且，经He(10 slm)/SF6(100 sccm)处理后的ITO表面碳含量最少，因此，有机清洗后残留的有机杂质被等离子体清除了很多，有机杂质的去除被认为改善了OLED的性能。当比较用He(10 slm)/O2(3 slm) 和 He(10 slm)/SF6(100 sccm)处理的ITO表面组成时发现，在用He(10 slm)/SF6(100 sccm)清洁的ITO表面的氧被12%的氟代替，然而却没有发现硫元素。ITO中氟的掺杂提高了ITO的电学特性，从而推理出氧化锡中掺杂氟可以提高空穴

12、的注入效率。此外，X射线电子谱线数据显示，即使在等离子处理后，锡铟比值没有显著变化，而表面Sn4+的含量却明显减少。Sn3d5/2在峰值处可以分解成Sn2+和Sn4+的氧化物。图3显示了将Sn3d5/2的峰值分解成Sn2+和Sn4+的XPS窄扫描数据。如图所示，经过等离子体处理后的Sn4+的最高值有所减小，在经He(10 slm)/SF6(100 sccm)处理后为最低的峰值。据报道，通过用In3+代替Sn4+的位置来减少Sn4+的含量，Sn4+的减少使n型的费米能级向中间能带改变，从而提高了ITO的工作性能。因此，经用He(10 slm)/SF6(100 sccm)处理的OLED器件的改善也

13、与增加氟元素和减少ITO表面Sn4+的含量来除去碳杂质以提高工作性能有关。结论，利用常压等离子体设备使He(10 slm)/O2(3 slm) 和 He(10 slm)/SF6(100 sccm)的混合气体来处理ITO玻璃的表面以及它对ITO表面特性和ITO经过处理的OLED器件的特性的影响已经得到了研究。经过He (10 slm)/SF6(100 sccm)处理的OLED器件拥有最好的电学特性，例如：最低的开启电压（在亮度均为1cd/m2的前提下，He/SF6处理后为3.2V，He/O2处理后为3.6V，未处理的为4.2V）、最高的亮度（在相同的电流密度下）和最高的功率效率（He/SF6处理

14、后为0.93Lm/W，He/O2处理后为0.75Lm/W，未处理的为0.58Lm/W）。He(10 slm)/SF6(100 sccm)等离子体处理的OLED器件性能的改善与ITO表面有机杂质的去除、Sn4+的含量的降低以及ITO表面氟元素的掺杂有关，而且表明了ITO性能的提高。因为常压等离子体不需要真空室，所以能够很容易安装负载室并应用于尺寸大于730mm*920mm的基板，常压等离子体可以成功的应用于商业制造OLED中ITO的清洗环节。SF6低压等离子体处理和常压等离子体处理对ITO的影响正在进一步观察中。这个课题得到了商务部、工业和能源部以及韩国科技部的国家研究实验室计划（海军研究实验所

15、）的支持。参考文献1) C. W. Tang and S. A. VanSlyke: Appl. Phys. Lett. 51 (1987) 913.2) F. Li, H. Tang, J. Anderegg and J. Shinar: Appl. Phys. Lett. 70 (1997)1233.3) G. Parthasarathy, P. E. Burrows, V. Khalfin, G. G. Kozlov and S. R.Forrest: Appl. Phys. Lett. 72 (1998) 2138.4) S. A. Carter, M. Angelopoulos, S

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