基于卷对卷的空间隔离原子层沉积方法及应用

发布时间：2020-03-22 07:32

【摘要】：柔性电子是一项新兴的科学技术,具有广阔的发展前景。然而,由于柔性电子器件通常采用有机材料作为基底对空气中的水汽和氧气特别敏感,导致寿命不足一直是制约其发展的一大瓶颈。本文针对柔性基底在空气中水氧阻隔性差的问题,提出了利用空间隔离原子层沉积(Spatial Atomic Layer Deposition,SALD)技术对柔性基底进行沉积氧化铝阻隔膜的方法。同时设计并搭建了基于卷对卷的SALD设备,可实现常压、低温条件下大面积、连续性柔性基底阻隔膜的沉积。工作内容主要体现在以下几个方面:(1)基于卷对卷的工艺特点,设计了面向柔性基底的SALD设备。其中包括用于实现卷对卷的基本运动所需的驱动部分、张紧部分、张力检测和纠偏机构,以及用于实现SALD功能所需的喷头、气路和加热等部分。设计了喷头高度微调装置,用于控制喷头与基底之间微间隙的大小;加入了温度补偿,提高了反应温度的稳定性。(2)分析了影响振动的主要因素,调整参数改善了基底的振动情况。实现了利用椭偏仪对柔性基底上氧化铝薄膜的厚度及折射率进行测量。利用卷对卷设备进行薄膜生长,分析了温度、速度、张力等参数对成膜质量的影响,并对工艺参数进行了优化,在优化的工艺条件下能够实现快速、稳定的薄膜生长。(3)研究了薄膜生长过程中存在的各向异性情况,并对柔性基底上生长的氧化铝薄膜的光学性能和力学性能进行了初步分析。
【图文】：

反应原理

隔质量[13]，但是由于其制备过程中需要较高的温度，不适合大多数柔另外一种化学方式是原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)，，它是以单原子膜形式一层一层镀在基底表面的方法，能够在较低的温度下进。以这种方式制备的膜层均匀性好、结构致密，具有很好的水氧阻隔效对柔性电子器件进行封装[14,15]。的ALD反应过程[16]如图1-2所示，气相前驱体A和B以脉冲的形式交替中，在基底的表面进行反应，每种单独的前驱体在基底表面进行的反应”。在第一个半反应中，前驱体A的脉冲被通入真空腔，与基底表面的应，由于反应自身具有自限制性的特点，基底表面只能吸附一层前驱体氮气等惰性气体进行清洗，将未反应的前驱体或副产物带走。然后进入，向腔体内通入前驱体B的脉冲，与吸附在基底表面的前驱体A进行反应惰性气体将多余的反应物及副产物带走，从而实现了一个原子层厚度的这个过程循环进行，就能达到合适的薄膜沉积厚度。

反应流

图1-3 SALD反应流程SALD还有一个显著的特点就是可以利用卷对卷的工艺方式进行大规模的工产，可大大降低成本。卷对卷工艺在工业领域有着非常广泛的应用，其具有连的特点，非常适合以柔性基底的工业加工及生产。特别是近年来，薄膜太阳柔性显示等柔性电子器件的迅速发展，卷对卷的生产方式的优势正日益显著SALD很好的保持了ALD制备薄膜的诸多优势，如高台阶覆盖率、大面积上均
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB43

【参考文献】