用于OLED封装的类金刚石薄膜的研究

【摘要】：类金刚石膜(DLC)是一种由sp2和sp~3键构成非晶碳膜。由于与金刚石膜具有相似的优异性能,具有高硬度、摩擦系数低、良好的光学性能和化学稳定性、较高的电阻率以及良好的生物相容性等优点而受到人们的关注,已广泛应用于力学、光学、医学、电学、热学、声学和生物学等领域,是一种近年来得到许多领域广泛重视并迅速发展的新型功能材料。 类金刚石薄膜因具有优异的气体阻隔性能和优异的光学性能,使其有望成为一种新型的用于OLED柔性显示和柔性照明的气密性封装材料。本论文根据OLED显示和照明对气密性封装材料的要求,对采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备类金刚石薄膜的工艺进行了探索性研究。 本文首先对混合气体比、工作压强、等离子体能量、射频功率和沉积时间等工艺参数对薄膜的光学性能和阻隔性能的影响进行了研究。使用椭圆偏振仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及拉曼光谱等测试手段对薄膜的膜厚、折射率、表面形貌和微观结构、结晶情况和透过率、气体阻隔性能等性能进行了分析。 测试结果表明:沉积时间与DLC薄膜的厚度呈现线性关系,DLC薄膜的厚度越厚,颜色越深,透光率越低。当功率较低时,DLC膜整体均匀致密,膜内sp~3含量较低,镀膜后的光透过率也有较大提升;随着功率升高,sp~3含量增多,整体透光率先增大后减小;当功率较高时,会导致沉积速率过高,薄膜表面不平整,形成的sp~3含量减少。随着气体总量的增加,薄膜的孔隙率先减小后增大,透光率整体是下降趋势,但在紫外波段显示为先降低后增加。随着极板间距的增加,透光率整体呈现增大。使用PECVD法制备的DLC膜,均呈现典型的非晶结构。选取衬底平整光滑的PET对制备薄膜的水汽渗透率有很大影响,实验制得薄膜230nm时水汽渗透为0.58g/m2?day。由实验结果可知,膜厚约为100nm的DLC薄膜在可见光波段的透光率满足OLED对光学性能的要求。