直流脉冲磁控溅射法制备SiN_x/SiN_xO_y薄膜及其性能研究

论文摘要

柔性OLED被认为是最具发展前景的下一代显示技术之一,但由于H2O、O2等有害气体的侵蚀,使柔性OLED器件很难达到商用显示器件1×104h的最低使用寿命标准,在柔性衬底上制备保护层是阻隔H2O、O2等有害气体对器件的侵蚀,延长器件使用寿命的有效方法。而高密度的SiNx和SiNxOy薄膜对气体具有良好的阻隔性能。本论文利用直流脉冲磁控溅射方法制备SiNx及SiNxOy薄膜,探讨反应压强、气体流量配比等沉积参数对SiNx及SiNxOy薄膜结构、性能的影响。研究结果表明:1、在N2/Ar比例不变的情况下,随着反应压强的增加,所制备SiNx薄膜中Si-N键含量逐渐下降,而Si-O键的含量逐渐增加,当反应压强大于1.0Pa后,Si-O键已经成为薄膜的主要结构;2、在反应压强不变的情况下,随着N2/Ar比例的增加,所制备SiNx薄膜中Si-N键含量逐渐下降,而Si-O键的含量逐渐增加,当N2/Ar比例大于0.6之后,Si-O键已经成为薄膜的主要结构;3、在低反应压力及低N2/Ar比例条件下,由于SiNx薄膜中Si-N键含量较高,薄膜具有较好的阻透性能和疏水性能;随着反应压强的增加及N2/Ar比例的增加,由于SiNx薄膜中Si-O键含量的增加,SiNx薄膜的疏水性能及阻透性能变差。在最佳参数条件下制备的SiNx薄膜,具有较好的疏水性能、阻透性能,残余应力较低,同时薄膜在可见光波段透过率超过90%,表明在最佳参数条件下制备的SiNx薄膜能够满足柔性OLED对衬底保护膜透光率、疏水性和H2O/O2阻透性能的要求;4、在SiNx薄膜最佳制备参数条件下,反应气体中掺入少量O2,采用直流脉冲磁控溅射方法制备SiNxOy薄膜。由于O元素活泼性远大于N元素,当混合气体比例为N2:Ar:O2=10:20:2时,SiNxOy薄膜中Si-N键与Si-O键含量相当;继续增加O2流量,则薄膜以Si-O键结构为主。SiNxOy薄膜的可见光透过率都在90%以上;同时,由于SiO2薄膜的疏水性能、阻透性能低于SiNx薄膜,因此,随着SiNxOy薄膜中Si-O键含量的增加,薄膜的疏水性能、阻透性能变差。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 OLED 显示技术
• 1.2.1 OLED 显示技术的发展与优势
• 1.2.2 OLED 器件的结构与发光机理
• 1.2.3 柔性OLED 技术
• 1.2.4 柔性OLED 器件寿命及其封装工艺
• 1.3 溅射沉积技术
• 1.3.1 溅射原理
• 1.3.2 直流溅射（DC sputtering）
• 1.3.3 磁控溅射（Magnetron Sputtering）
• 1.3.4 反应性溅射（reactive sputtering）
• 1.3.5 脉冲磁控溅射（pulse Magnetron sputtering）
• x 薄膜及其制备方法'>1.4 SiN_x薄膜及其制备方法
• 1.4.1 化学气相沉积（CVD）法
• 1.4.2 硅的氮化法
• 1.4.3 物理气相沉积（PVD）法
• 1.5 气体渗透原理
• 1.6 本课题的提出及研究内容
• 第二章 薄膜的制备及其表征方法
• 2.1 引言
• 2.2 直流脉冲磁控溅射系统简介
• 2.2.1 气体供应与真空装置
• 2.2.2 脉冲磁控溅射反应系统
• 2.3 薄膜的制备过程
• 2.3.1 衬底的清洗
• 2.3.2 薄膜的制备
• 2.4 薄膜的表征方法
• 2.4.1 傅立叶变换红外光谱分析
• 2.4.2 薄膜的气体渗透率测量
• 2.4.3 薄膜厚度表征
• 2.4.4 薄膜应力表征
• 2.4.5 薄膜透光性能表征
• 2.4.6 薄膜疏水性表征
• 本章小结
• x薄膜性能的影响'>第三章 反应压强对SiN_x薄膜性能的影响
• 3.1 化学结构表征
• 3.2 反应压强对阻透性能的影响
• 3.3 反应压强对透光率的影响
• 3.4 反应压强对疏水性能的影响
• 3.5 反应压强对残余应力的影响
• 本章小结
• x薄膜性能的影响'>第四章 气体流量配比对SiN_x薄膜性能的影响
• 4.1 化学结构表征
• 4.2 流量配比对阻透性能的影响
• 4.3 流量配比对透光率的影响
• 4.4 流量配比对疏水性能的影响
• 4.5 流量配比对残余应力的影响
• 本章小结
• x薄膜性能的影响'>第五章 厚度对SiN_x薄膜性能的影响
• 5.1 薄膜的生长速率
• 5.2 薄膜化学结构表征
• 5.3 薄膜厚度对阻透性能的影响
• 5.4 薄膜厚度对透光率的影响
• 5.5 薄膜厚度对疏水性能的影响
• 5.6 薄膜厚度对残余应力的影响
• 本章小结
• xO_y薄膜的制备与性能分析'>第六章 SiN_xO_y薄膜的制备与性能分析
• 6.1 薄膜的化学结构表征
• 6.2 薄膜阻透性能分析
• 6.3 薄膜透光率分析
• 6.4 薄膜疏水性能分析
• 6.5 薄膜的残余应力分析
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢