本小節將詳細說明有機層塗佈詳細過程,元件主要條件改變以此段步驟為主,而 ITO 玻璃基板部份將維持同樣的樣品。
1. 清潔 ITO 表面
分別以丙酮和異丙醇以超音波震盪器震洗 10 分鐘,以清水沖洗乾淨之後,用高 壓氮氣將表面的水滴吹除,再以 hotplate 加熱 100°C10 分鐘去除水氣。
2. PEDOT:PSS 成膜
PEDOT:PSS 具有高功函數、表面平坦以及透明等特性,在本論文實驗中主要以 電洞傳輸層使用,本論文實驗中型號以 AI4083 為主。為了提高 ITO 的功函數以及增 加其表面的親水性,首先將清潔過後的 ITO 玻璃以 UV Ozone 處理 15 分鐘,此步驟 能使 PEDOT:PSS 與 ITO 更親合,使成膜更容易完整且平坦。接著立刻以旋轉塗佈方 式成膜,轉速 2000 轉 40 秒,膜厚約為 50nm,成膜後以丙酮將不需要的部份去除,
如圖 18,最後以 hot plate 加熱 200°C15 分鐘去除水氣。
圖 17 PEODT 塗佈區域示意圖 圖 18 PEDOT 塗佈側視圖
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3. 主動區成膜 I. 旋轉塗佈
旋轉塗佈為傳統溶液製程常見的薄膜塗佈方式,是藉由基板高速旋轉之下,將 滴注於基板上的溶液以離心力擴散,並藉由溶液與基板之附著力,使溶液平均分散 在基板表面的成膜方式,其優點為所成之薄膜有較佳的均勻性,而固定的轉速下所 成之薄膜厚度誤差較小,其缺點為溶液耗費量較大且使用率低,無法大面積成膜,
若溶液與基板不親合,則無法成膜,更重要的是,若是多層結構在溶液製程下,旋 轉塗佈往往會有雙層互溶的情形。一般而言,使用轉速以及旋轉時間控制薄膜的厚 度。使用步驟如下,將 ITO 玻璃基板放置於旋轉塗佈機上,開啟真空,使基板以大 氣壓力附著於旋轉吸盤上,滴下容易使溶液在欲塗佈的區域攤平之後,開始旋轉,
圖 19 為示意圖。
圖 19 旋轉塗佈示意圖 II. 刮旋塗佈
刮旋塗佈是本實驗室早期發表的塗佈方式,藉由一具有狹窄縫隙之刮刀,將滴 注於基板上之溶液以推或拖曳的方式,將之攤平,再以旋轉塗佈機將攤平的溶液以 旋轉的方式成膜,圖 20 為示意圖。此成膜方式不僅保留原本旋轉塗佈的優點,且可 較旋轉塗佈節省材料,也可降低在旋轉塗佈之下有機分子間的衝擊,對於與基板親 合力較差的材料,也較能成膜。雖然能有效的增加塗佈面積,但對於多層塗佈仍然 會有互溶的影響。
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圖 20 刮旋塗佈示意圖 III. 純刮刀塗佈
純刮刀塗佈乃是改自於刮旋塗佈的方式,先將基板放置於 hot plate 平台上,加 熱至某一溫度,將溶液滴注入於基板上之後,以刮刀將溶液塗佈擴散於基板表面,
此時溶液仍為會流動的液態薄膜,因此必須立刻搭配熱風裝置將濕的有機膜烘烤揮 發成乾膜,如圖 21。此塗佈方式的優點為能提升材料使用率、能大面積塗佈、解決 多層互溶的情形。
圖 21 純刮刀塗佈示意圖
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以上述三種主要塗佈方式成膜後,以丙酮擦拭掉不需要的區域,如圖 22,再視材 料情形進行退火步驟,接著就可進入蒸鍍陰極的程序。
圖 22 主洞層塗佈區域示意圖