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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 YOME Department of Materials Science Engineering, Sungkyunkwan University, Suwon, 440-746, Korea PDP Division, Samsung SDI Co., Ltd., Cheonan, 330-300, Korea (Received 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ITO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。 ITO，表面处理，常压等离子体，OLED，He/O2，He/SF6 OLED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20~30千赫兹、电压为3~15千伏的交流电压，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0~3 slm的氧流速、0~500 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 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)/LiF(1 nm)/Al(100 nm)。有机材料、氟化锂和铝的沉积速率分别为0.3–0.5 /s、0.1 /s 、0.5–5 /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