第三章 實驗設備與元件製程
3.3 元件製程步驟
3.3.1 ITO 基板清洗與預處理
高真空蒸鍍前，必須先清洗 ITO 基板，我們會以有機溶劑清洗 ITO 基板，再以超音波震盪機震洗，震洗完後完成 ITO 基板清洗。
紫外光臭氧清洗機 (UV-ozone)預處理的部分，將清洗過後的 ITO 基板放入紫外光臭氧清洗機照光清潔 30 分鐘，最後即可放入高真空 蒸鍍機，以物理氣相沉積成膜，製作有機發光二極體元件。
3.3.2 實驗材料
3.3.2.1 電洞傳輸層材料
實驗中會使用的電洞傳輸材料為 NPB N,N-di(1-naphthyl)-N,N -diphenylbenzidine [35]； TAPC 1,1-Bis[4-[N, N'-Di (p-tolyl)Amino]
Phenyl] Cyclohexane [36]， (分子結構如圖 2-12)此兩材料購於激光科 技。
表 3- 1 電洞傳輸層材料特性 電洞遷移
率(cm2/Vs)
HOMO(eV) LUMO(eV) Eg(eV) ET(eV) NPB 1.63×10-5 5.4 2.3 3.1 2.32 TAPC 1×10-2 5.5 2.0 3.5 2.9
3.3.2.2 發光層材料
本實驗所使用的主體材料 NPBC (圖 3-6)由本實驗室 蘇奕豪設計、
盧冠嶧量化，並使用 Ir(pq)2acac、Ir(ppy)3、FIrpic、FCNIrpic 做搭配，
製作出具白光的原件。
N B
圖 3-6 雙極性載子傳輸主體材料 3.3.2.3 磷光材料
實驗中會使用到的紅、綠、藍發光材料為 Ir(pq)2acac[32]、Ir(ppy)3[6]、 FIrpic[4]、FCNIrpic[33]其性質於表 2-2，綠、藍此三材料購於激光科技，
紅光材料購於采豐精技。
NPBC
3.3.2.4 電子傳輸層材料
實 驗 中 會 使 用 的 電 子 傳 輸 層 材 料 為 B3PYMPM 4,6-Bis(3,5-di(pyridin-3-yl) phenyl)-2-methylpyrimidine[37] ； 以 及 TmPyPb 1,3,5-Tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene[38] ( 分 子 結 構 如 圖 2-13)，此兩材料購於激光科技。
表 3 2 電洞傳輸層材料特性 電子遷移
率(cm2/Vs)
HOMO(eV) LUMO(eV) Eg(eV) ET(eV) TmPyPb 1×10-3 6.68 2.78 3.9 2.8 B3PYMPM 1×10-5 6.8 3.2 3.6 2.75
3.3.2.5 電洞注入層
實驗中會使用的電洞注入材料為 MoO3
[39] (三氧化鉬)其 HOMO 能 階 5.3 eV、LUMO 2.3 eV，此材料購於激光科技。
3.3.2.6 電子注入層材料&陰極
我們使用 LiF 作為電子注入層材料，而陰極使用 Al，此材料購於 激光科技。
3.3.3 高真空薄膜蒸鍍
在本實驗之元件中，有機層及陰極金屬皆以物理氣相沉積
(physical vapor deposition, PVD)方式在 ITO 基板上成膜，步驟如下：
置入基板：將清洗完畢的 ITO 基板，ITO 電極面向遮罩(shadow mask) 覆蓋好後，置入真空熱蒸鍍儀器的腔體(chamber)中的基板載台
(substrate holder)上，ITO 面板購於銳隆光電阻為 15 歐姆。
3.3.3.1 有機層薄膜蒸鍍：
將 ITO 玻璃基板放置於有機專用遮罩上，腔體內機械幫浦
(Mechanical Pump) 粗抽壓力至 2 10-2 torr，再以冷凍幫浦(cryogenic pump 簡稱 Cryo Pump)細抽壓力至 1 10-6 torr，以穩定電流通過鎢籃 所產生的高溫加熱坩堝裡的有機材料，藉以氣化有機材料成膜於 ITO 玻璃上，有機薄膜製程鍍率約控制在 0.1~0.2 nm/sec。
3.3.3.2 金屬電極蒸鍍：
與蒸鍍有機薄膜方法類似，以穩定電流通過鎢籃產生高溫加熱並 氣化金屬材料，氣化金屬材料遇冷凝附著於基板上，陰極鋁(Al)剛開 始容易蒸鍍出腔體內雜質與金屬表面氧化物，所以要先預鍍再打開遮 板蒸鍍，最後穩定蒸鍍速率為 0.3~0.4 nm/sec。元件(圖 3-7)蒸鍍完成 後，將腔體破真空將基板經由傳送箱取出，並放入手套箱中進行量 測。
圖 3-7 OLED 元件[34]
3.3.3.3 薄膜厚度量測
在實驗之前先將實驗參數 (toolong)固定一值，將每一材料以固定 厚度蒸鍍於 Silicon 上，利用橢圓偏光儀量測出真正厚度，在反推出 每一個材料自己的實驗參數 (tooling)。
3.3.3.4 濃度參雜
將客體材料與主體材料之實驗參數 (tooling)調為一致，後將客體材 料與主體材料的摻雜速率以比例蒸鍍。