第三章 實驗流程與設備簡介
3.2 元件製作流程
其步驟為:
Part I. ITO 玻璃基板製備與清洗:
1. 將 ITO 玻璃正面朝上放置於玻璃切割平台,對準切割成 1.9 cm ×1.9 cm 的元件基板,並確認玻璃切面平整,表面無刮傷。
2. 將切割好的 ITO 玻璃基板,用經丙酮清潔消毒過的鑷子夾起,以沾有介 面活性劑的棉花棒清潔玻璃基板表面,以刷洗方式抹去基板上的玻璃碎 屑、汙漬和水痕,棉花棒刷洗清潔的時候,刷洗方向儘量一致,並且小心 較大的玻璃碎屑刮傷基板表面,之後用 DI water 去離子水沖洗基板表面除 去 Detergent 介面活性劑,再用氮氣槍斜向吹去表面殘留的去離子水,氮氣 槍應避免吹到自己或是牆壁以免激起塵埃落至基板上。重複上述動作直到 玻璃上沒有肉眼可見的汙漬、水痕為止。
3. 準備好五個乾淨的震洗壺,分別裝入介面活性劑、去離子水、常溫下的 CMOS 丙酮、待加熱至沸騰的 CMOS 丙酮、和待加熱至沸騰的甲醇。
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4. 將刷洗完畢的玻璃基板,傾斜並且以 ITO 表面朝下的方式放置於裝有介 面活性劑的震洗壺中,確認玻璃基板完全的浸泡在其中, 將震洗壺放入超 音波洗淨槽的震洗槽中震洗 10 分鐘。同一時間將兩壺待加熱的 CMOS 丙 酮和甲醇放上加熱平台,需加熱丙酮和甲醇至沸騰為止。
5. 將已震洗 10 分鐘的玻璃基板以鑷子取出,再放入裝去離子水的震洗壺震 洗 10 分鐘,再同樣放入裝 CMOS 丙酮的震洗壺中震洗 10 分鐘,最後再放 入沸騰丙酮持續煮沸 20 分鐘,最後再放入沸騰甲醇煮沸 20 分鐘。
6. 最後將玻璃基板緩慢的從沸騰甲醇中夾起,夾起的速度要比基板上殘留 甲醇蒸發的速度還要慢,保持這個速度夾起之基板上就可確保無任何甲醇 或溶液痕跡殘留。
7. 將夾起的玻璃基板 ITO 面朝上,放置在紫外光臭氧清洗機上的平台,並 蓋上遮罩開始照射紫外光 30 分鐘。
Part II. 旋轉塗佈與真空蒸鍍:
1. 調製 PEDOT:PSS 溶液,調製好的 PEDOT:PSS 溶液利用孔徑為 0.2 μm 的 尼龍(Nylon)過濾頭過濾可能結塊的高分子,存放在樣品瓶中,並以鋁箔紙 包覆,作為元件的第一層薄膜材料。
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2. 設定旋轉塗佈機的旋轉轉速與時間,將經臭氧處理的元件基板取出,置 於旋轉塗佈機的旋轉台上以真空吸附固定,ITO 面朝上,用滴管一次吸取 適量的 PEDOT:PSS 的溶液,均勻滴滿 ITO 表面,確認無氣泡殘留後啟動旋 轉塗佈機,以 4000 rpm 轉速塗佈元件。
3. 旋轉塗佈完成後,以鑷子將基板夾放至乾淨培養皿中,並且放置加熱平 台以 150 ℃烤 30 分鐘,以蒸發 PEDOT:PSS 溶液中的水份,再放置冷卻至 室溫。
4. 以電子微量磅秤調配好製作發光層薄膜所需之溶液,調配好之發光層溶 液也需要經過濾頭過濾掉雜質才能旋轉塗佈。
5. 設定旋轉塗佈機參數,將降至室溫的元件置於旋轉塗佈機旋轉台上真空 吸附,用滴管吸取約 0.3 c.c 發光層溶液均勻並迅速滴滿元件表面,啟動旋 轉塗佈機,以 3000 rpm 轉速塗佈元件。
6. 旋轉塗佈發光層成膜後,用沾有丙酮的棉花棒,在元件表面的一角擦拭,
使基板上的 ITO 面露出作為元件的陽極接觸點,之後將元件半成品放入超 低水氧手套箱中的加熱平台,以 60 ℃低溫烤 6 小時, 使發光層薄膜中的 溶劑得以揮發。
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7. 將成膜後的元件置於實驗室設計之蒸鍍電極用遮罩,鎢舟上放置適量銀 錠,並同時放置蒸鍍機中,將機械泵粗抽真空至壓力 1×10-2 torr,再以擴散 泵細抽至壓力 6×10-6 torr,當腔體抽至達到蒸鍍標準的高度真空時,以適當 穩定的輸出電流加熱鎢舟產生高熱以融解並汽化銀錠,蒸鍍前先不移開遮 罩的擋板預鍍五秒,讓蒸鍍源表面的雜質先汽化出來以避免金屬膜厚不均 或造成汙染破壞,5 秒後移開遮罩的擋板,穩定地操控鍍率蒸鍍 15 秒,鍍 上平坦且均勻的電極薄膜,便完成一片最多能有 64 顆元件的基板。而每一 塊蒸鍍上去的金屬電極就代表一顆發光元件,根據光罩上設計的圖樣,如 圖 22 所示,每一片玻璃基板最後都可以製作出數十顆元件在上面。將真空 腔體破真空後,取出的元件立刻放入超低水氧手套箱中保存,並準備使用 在手套箱中的量測平台量測元件特性。
圖 22 蒸鍍用金屬遮罩
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