氧等离子体表面处理提高ITO薄膜表面润湿性能

ITO 薄膜作为一种重掺杂的 n 型半导体材料，具有较高的可见光平均透过率 (>80%) ， 高载流子浓度 (10 20 ~10 21 cm -3 ) 以及低电阻率 (10 -4 Ω • cm) ，其禁带宽度在 3.5-4.3e V 之间， 同时具有光电性质可调、化学性质稳定及易刻蚀等优点，因此在探测 、传感 、平 面显示  、太阳能电池  等领域具有广泛的应用前景。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。

采用真空氧等离子处理不仅可以清洁ITO表面,增大其功函数,而且可以减小由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。

氧等离子体表面处理对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0,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。

下图给出了氧等离子体处理前后ITO薄膜表面水滴角的比较典型的变化

可以发现经氧等离子体处理之后ITO薄膜的接触角变小

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。