彩色在线射频溅射系统示意图蒸汽的氧化铟锡阳极层

介绍

氧化铟锡氧化锡掺杂的In2O3 ITO由于其在可见光范围内的低电阻率和高透射率，在学术和商业上被广泛用作有机发光二极管和柔性有机发光二极管的阳极材料。

为了获得高质量的 ITO 阳极层，需要在射频溅射过程中将玻璃基板温度提高到 300-400°C。然而，高衬底温度可能导致具有优选取向和粗糙表面的 ITO 阳极薄膜结晶。由于粗糙的氧化铟锡表面上的突起和尖峰作为场发射点，其电压高于其周围环境，因此沉积具有非常光滑表面的氧化铟锡阳极层对于高性能有机发光二极管非常重要。

介绍

在这项工作中，我们通过在 ITO 溅射过程中向环境氩气中添加 H2O 蒸气，报告了具有非常光滑的表面和低电阻率的 ITO 阳极的生长。与在不引入 H2O 蒸汽的情况下通过常规射频溅射生长的 ITO 阳极相比，加入 H2O 的 ITO 阳极表现出更低的电阻率、更高的透射率和更低的 rms 粗糙度。此外，与在参考 ITO 阳极上制造的有机发光二极管相比，在包含 H2O 蒸气的 ITO 阳极薄膜上制造的有机发光二极管显示出改进的电流密度-电压亮度。

图1.彩色在线射频溅射系统示意图

我们制备了一个优化的射频溅射生长 ITO/玻璃样品，没有将 H2O 引入参考样品。为简单起见，包含H 2 O蒸汽的铟锡氧化物阳极在下文中将被称为铟锡氢氧化物。氧化铟锡阳极层的薄层电阻和电阻率通过霍尔测量和四点探针在室温下进行测量。用紫外/可见分光光度计测量了氢氧化铟锡和参考氧化铟锡在220-800nm波长范围内的透射率。为了比较铟锡氧化物样品的结构，进行了X射线衍射检测。采用扫描电子显微镜和原子力显微镜对氧化铟锡层的表面形貌进行了分析。此外，为了比较氢氧化铟锡和参考氧化铟锡中的氢氧化物浓度，进行了二次离子质谱分析。在溅射氧化铟锡阳极层后，分别在氢氧化铟锡和参考氧化铟锡阳极上制造有机电致发光器件。在常规湿法清洁和紫外臭氧处理后氧化铟里面掺锂的靶材，将氢氧化铟锡和参考氧化铟锡转移到有机/金属蒸发系统中。

图 3. H2O 掺杂的氧化铟锡薄膜和通过射频溅射生长的参考氧化铟锡薄膜的 XRD 图案。

为了比较 ITO 阳极膜和参考 ITO 阳极膜的 OH 浓度，使用了 Sims 深度剖面分析。图 4 显示了从氢氧化铟锡阳极和参考氧化铟锡阳极获得的 Sims 深度剖面结果。结果表明，氢氧化铟锡阳极的氢氧浓度远高于参考氧化铟锡阳极。氢氧化铟锡阳极层中的高氢氧化物浓度表明 H2O 蒸气作为氢氧化物或氢有效地结合到氧化铟锡阳极中。此外，在氧化铟锡薄膜的表面，Sims 深度剖面显示出较高浓度的羟基。Shigesato 等人报告的热力学数据。证明了 H2O 进入 -H 和 -OH 片段的较低阈值能量；然后 Ar 电离能的激发使得通过在 Ar 等离子体中优先解离 H2O 蒸气产生-OH 和-H 成为可能。也有报道称，添加了 H2O 气体的 ITO 中的氢含量比未添加气体的 ITO 中的氢含量高 10 倍。

使用氢氧化铟锡和参考氧化铟锡制造的有机发光二极管的电流密度-电压-伏安特性，以及插值的亮度-电压曲线。在氢氧化铟锡阳极上制造的有机电致发光器件的伏安曲线显示出比在参考氧化铟锡阳极上制造的更低的开启电压和更高的电流密度。正如 JV 曲线所预期的那样，在氧化铟锡阳极上制造的 OLED 显示出比在参考氧化铟锡阳极上制造的更高的亮度。在氧化铟锡阳极上制造的有机发光二极管的改进的 JVL 特性与氧化铟锡阳极的低电阻率和光滑表面有关，尽管它是在相当低的温度下制造的。

总结

总之氧化铟里面掺锂的靶材，本文研究了引入 H2O 蒸汽的射频溅射生长 ITO 阳极的性能及其在有机电致发光器件中的应用。发现在 ITO 溅射过程中添加 H2O 蒸汽可以显着改善 ITO 阳极的电学、光学和表面性能，因为在生长的 ITO 表面上终止了 -H 或 -OH。与在参考氧化铟锡阳极上制造的 OLED 相比，在氧化铟锡阳极上制造的有机发光二极管显示出更低的开启电压和更高的亮度，这是由于更低的电阻率和更光滑的表面。