3-1.實驗流程
3-1-1.蝕刻氧化銦錫玻璃基板
15 3-1-2 元件製作
16 3-2.實驗設備介紹
3-2-1. 旋轉塗佈儀
旋轉塗佈儀是目前溶液製程中最常使用的機器，搭配真空幫浦利用真空吸住 基板，將欲塗佈的溶液滴在基板的中心，藉由旋轉的離心力將物質均勻地散佈。
通常旋轉塗佈會設定兩段轉速，第一段普遍使用 500 rpm 的轉速轉 5 秒，目的是使 溶液均勻地分散在整個基板上；第二段會設定較高的轉速，薄膜的厚度主要受到 第二段的旋轉速度與旋轉時間影響。
圖 3-1、旋轉塗佈儀 3-2-2. 手持式紫外光燈
紫外光燈使用於蝕刻製程的曝光階段，正光阻劑在紫外光燈照射後易被顯影 液溶解；反之，負光阻劑在紫外光燈照射後不易被顯影液溶解。
圖 3-2、手持式紫外光燈
17 3-2-3. 超音波震盪器
超音波震盪器用來清洗實驗器材與 ITO 玻璃基板。原理是利用振動元件產生 超音波頻率的振盪產生氣泡，氣泡衝擊物體表面使汙染物脫離達到清潔的效果。
圖 3-3、超音波震盪器 3-2-4. 紫外光臭氧清洗機
紫外光臭氧清洗機通過高強度紫外光分解物體表面有機分子，例如：油脂、
光阻劑、清潔劑殘留物等，被分解的有機分子與 O3臭氧分子結合離開物體的表面
達到清潔效果。紫外光臭氧清洗機除了能清潔元件基板表面之外，經紫外光臭氧 處理能將 ITO 的功函數從 4.7 eV 提升到 5.0 eV 以上[20]、提升表面親水性[21]以利後 續溶液旋塗。
圖 3-4、紫外光臭氧清洗機
18 3-2-5. 氧電漿系統
氧電漿系統包含真空室(vacuum chamber)、機械幫浦(vacuum pump, Edwards E2M18)、流量控制器(mass flow controller, PROTEC PC-540)及直流電漿電源系統 (plasma pulsed DC power supply, CNT PDPS001)。在元件製程中，常使用氧電漿來 進行表面改質、提升元件親水性，經過氧電漿處理能降低氧化鎳表面的接觸角並 使氧化鎳有更寬的能帶(energy band)[22]。
圖 3-5、氧電漿系統 3-2-6. 真空熱蒸鍍系統
真空熱蒸鍍系統包含真空室(vacuum chamber)、低抽機械幫浦(vacuum pump, Edwards E2M18)、高抽油擴散幫浦(diffusion pump)、冷陰極真空計(cold cathode gauge, Pfeiffer IKR251)及膜厚監測器(multi-film rate/thickness monitor, INFICON SQM-160)。通以高電流加熱鎢舟使材料蒸發後附著於元件上，主要用來沉積元件 的電極或電子傳輸/注入材料。
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圖 3-6、真空熱蒸鍍系統
20 3-3.實驗藥品
3-3-1. 蝕刻基板蝕刻材料
正光阻劑 Positive Photoresist, AZ 5214E 顯影液 Developer, [1M]KOH
蝕刻液 Etch, HCl:H2O:HNO3=100:100:6 3-3-2. 氧化鎳奈米粒子材料
六水合硝酸鎳 Nickel(II) nitrate hexahydrate, 98%, Ni(NO 3)2·6H2O, Alfa Aesar 氫氧化鈉 Sodium hydroxide, NaOH
3-3-3. 鈣鈦礦發光層材料
溴化銫 Cesium bromide, 99.9% , CsBr, Aldrich 溴化鉛 Lead(II) bromide, 99.998%, PbBr2, Alfa Aesar 氫溴酸 Hydrobromic acid, 48%, HBr, AppliChem
二甲基亞碸 Dimethyl sulfoxide, DMSO, Fisher Scientific Poly(ethylene oxide), PEO
3-3-4. 傳輸層材料
PEDOT:PSS (Baytron, 4083) TPBi, eRay
21 3-4.實驗步驟
3-4-1. 蝕刻氧化銦錫玻璃基板
1. 使用三用電表檢查 ITO 玻璃基板
2. 使用丙酮清潔 ITO 玻璃基板表面並使用氮氣吹乾。
3. 塗轉塗佈正光阻劑：
Ta：800 rpm, 5 seconds，Tb：2000 rpm, 40 seconds 4. 將 ITO 玻璃基板置於 100 ℃加熱板上軟烤 2 分鐘。
5. 將 ITO 玻璃基板放入光罩中並固定好，以手持式紫外光燈曝光一分鐘。
6. 將 ITO 玻璃基板置於顯影液中去除被紫外光照射區域的光阻劑。
7. 以去離子水清洗殘留於 ITO 玻璃基板上的顯影液。
8. 將 ITO 玻璃基板置於 170 ℃加熱板上硬烤 30 分鐘。
9. 將 ITO 玻璃基板置於蝕刻液中約 10～15 分鐘去除無光阻劑保護區域之 ITO。
10. 以去離子水清洗殘留於 ITO 玻璃基板上的蝕刻液。
11. 以丙酮洗掉光阻劑並使用氮氣吹乾。
圖 3-7、蝕刻 ITO 玻璃基板過程
22 3-4-2. 合成氧化鎳奈米粒子
1. 清洗攪拌子及樣品瓶。
2. 加入 0.05 毫莫耳的六水合硝酸鎳於樣品瓶中。
3. 以定量滴管加入 20 毫升的去離子水。
4. 將樣品瓶置於加熱攪拌器上攪拌至溶液呈清澈深綠色。
5. 緩慢滴入濃度 10M 的氫氧化鈉水溶液 6 毫升後持續攪拌 5 分鐘。
(註：此步驟會出現大量淺綠色沉澱物)
(1)[23]
6. 將樣品瓶內溶液及沉澱物分倒入離心管以離心機離心。
7. 離心完後將上清液倒掉，再加入去離子水攪拌。
8. 再次離心並倒掉上清液。
9. 將淺綠色的沉澱物放入真空烘箱中 80 ℃乾燥 12 小時。
10. 將乾燥後的淺綠色沉澱物放入高溫爐 270 ℃鍛燒 2 個小時。
(2)[23]
11. 將鍛燒後的黑色粉末分散於去離子水中，濃度 30 mg/mL。
圖 3-8、氧化鋅奈米粒子合成過程示意圖
23 3-4-3. 合成溴化銫鉛鈣鈦礦粉末
1. 清洗攪拌子及樣品瓶。
2. 加入溴化銫粉末及溴化鉛粉末各 1.8 毫毫莫耳於樣品瓶中。
3. 緩慢加入 3 毫升二甲基亞碸。
4. 在加熱攪拌器上加熱 80 ℃攪拌 30 分鐘。
5. 以 10000 rpm 超高轉速離心 5 分鐘後保留上清液。
6. 將 3 毫升氫溴酸緩慢滴入步驟 5 之上清液中並攪拌 30 分鐘。
7. 裝入離心管以 4000 rpm 轉速離心 3 分鐘。
8. 離心完後將上清液倒掉，再加入無水酒精攪拌。
9. 重複步驟 7、8 兩次後放入超音波震盪機震 5 分鐘。
10. 放入真空烘箱中乾燥 12 小時。
3-4-4. 合成溴化銫鉛鈣鈦礦前體溶液 1. 清洗攪拌子及樣品瓶。
2. 加入 262.5 毫克溴化銫鉛鈣鈦礦粉末與 28.5 毫克溴化銫粉末於樣品瓶中。
(註：摻雜 TPBi 粉末 6 毫克或 FirPic 粉末 0.6 毫克) 3. 加入 2.1 毫升二甲基亞碸。
4. 在加熱攪拌器上加熱 60 ℃攪拌 6 小時。
5. 將 18 毫克的 PEO 粉末溶於 0.9 毫升的二甲基亞碸中。
6. 將步驟 5 的 PEO 溶液加入步驟 4 的鈣鈦礦溶液中並以 60 ℃加熱攪拌 2 小時。
圖 3-9、加入 PEO 之溴化銫鉛鈣鈦礦前體溶液合成示意圖
24 3-4-5. 元件製作
1. 清洗 ITO 玻璃基板，流程為將 ITO 玻璃基板放入丙酮、清潔劑、去離子水、
丙酮、異丙醇中在超音波震盪器中各震盪 15 分鐘。
2. 將 ITO 玻璃基板用氮氣吹乾，放入紫外光臭氧清洗機處理 25 分鐘。
3. 旋轉塗佈電洞注入層 PEDOT:PSS 或氧化鎳奈米粒子：
PEDOT:PSS → Ta：500 rpm, 5 seconds，Tb：4000 rpm, 40 seconds 氧化鎳奈米粒子 → Ta：500 rpm, 5 seconds，Tb：3000 rpm, 30 seconds 4. PEDOT:PSS 以 170℃烤乾 30 分鐘；氧化鎳奈米粒子以 100℃烤乾 10 分鐘。
(註：氧化鎳奈米粒子烤乾後以紫外光臭氧清洗機或氧電漿處理表面)
5. 將基板移入手套箱中旋轉塗佈溴化銫鉛鈣鈦礦發光層：
Ta：500 rpm, 5 seconds，Tb：2000rpm, 80 seconds 6. 以甲苯蒸氣處理溴化銫鉛鈣鈦礦發光層 5 分鐘。
7. 置於 60℃加熱板上烤乾 15 分鐘。
8. 將基板移入蒸鍍機內蒸鍍電子傳輸層 TPBi、電子注入層 Ca 及陰極 Al：
TPBi：厚度 40 奈米，鍍率每秒 0.1～0.2 Å 。 Ca：厚度 50 奈米，鍍率每秒 0.3～0.5 Å 。 Al：厚度 100 奈米，鍍率每秒 1.5～3.0 Å 。
圖 3-10、溴化銫鉛鈣鈦礦發光層製程示意圖
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