摘  要：不同的表面處理會影響ITO薄膜的光學和電學性能，并對整個OLED器件的效率和壽命產生影響。因此需要通過表面性能。本文介紹了幾種常用的表面處理方法，并對各種處理方法進行比較。 

1 引言 

應用于彩色顯示器的有機發光器件（OLED）具有優秀的圖像質量，特別是在亮度以及對比度等方面。近十年來，對OLED的研究得到廣泛的關注，對未來的圖像顯示技術帶來無法估量的沖擊。OLED器件的性能與空穴注入過程有非常密切的關系，通過使用錫摻雜氧化銦（ITO）做OLED的陽極。 

ITO具有低電阻率、高可見光率和高紅外光反射率等優良特性，已經被廣泛應用于固態平板顯示器件。ITO的導帶主要由In和Sn的55軌道組成，價帶由氧的2S軌道占主導地位。氧空位及Sn取代摻雜原子，構成施主能級并影響導帶中的載流子濃度。在ITO淀積過程中，由于薄膜中產生氧空位和Sn攙雜取代，形成高度簡并的n型半導體。費米能級位于導帶底之上，因而具有很高的載流子濃度及低電阻率。此外，ITO的帶隙較寬，因而ITO薄膜對可見光和近紅外光具有很高的透過率。但是，由于ITO屬于非化學計量化合物，噴涂法、真空蒸發、化學氣相淀積、反映離子注入以及磁控濺射等沉積方法、沉積條件，以及表面處理方法，都將影響ITO薄膜的性能，導致ITO表面功函數在4~5eV之間變化。目前，ITO玻璃的生產已經商業化，想要改善OLED的性能，需要對ITO的表面進行處理，使之適應有機物薄膜。 

2 表面處理對ITO表面性能的影響 

下面從電學及表面性質兩個方面，討論ITO表面處理的作用以及對OLED性能的影響。 

2.1 表面處理對ITO表面性能的影響 

ITO陽極是OLED光出射面，粗糙的ITO表面將使光線發生漫反射，減少出射光的強度，降低OLED的外量子效率。粗糙的ITO表面會影響OLED的內場分布，ITO表面的局部高場會加速有機材料老化，從而降低器件的壽命和穩定性。 

2.2 表面處理對ITO電性能的影響 

OLED是空穴注入限制器件，空穴注入的數目直接影響整個器件的性能。通過改變表面的In、O、Sn及表面C污染物的含量，可以提高表面功函數，減小空穴注入的勢壘，提高空穴注入的數目。ITO是n型半導體，由重攙雜的Sn4+以及氧空位提供電子，當減少這兩種成份在表面的含量時間，表面功函數就會降低。 

3 ITO表面處理方法     

常用的ITO表面處理方法有機械拋光處理、酸堿處理、等離子處理及以上各種方法的結合。在進行表面處理之前，要對ITO基片進行清洗，依次用去離子水、丙酮、無水醇超聲清洗各30分鐘后，再用純氮氣吹干。下面詳細說明各種表面處理方法。

3.1 ITO表面處理方法 

固體表面的結構和組成都與內部不同，處于表面的原子或離子表現為配位上的不飽和性，這是由于形成固體表面時被切斷的化學鍵造成的。正是由于這一原因，固體表面極易吸附外來原子，使表面產生污染。因環境空氣中存在大量水份，所以水是固體表面最常見的污染物。由于金屬氧化物表面被切斷的化學鍵為離子鍵或強極性鍵，易與極性很強的水分子結合，因此，絕大多數金屬氧化物的清潔表面，都是被水吸附污染了的。在多數情況下，水在金屬氧化物表面最終解離吸附生成OH-及H+，其吸附中心分別為表面金屬離子以及氧離子。 

根據酸堿理論，M+是酸中心，O-是堿中心，此時水解離吸附是在一對酸堿中心進行的。在對ITO表面的水進行解離之后，再使用酸堿處理ITO金屬氧化物表面時，酸中的H+、堿中的OH-分別被堿中心和酸中心吸附，形成一層偶極層，因而改變了ITO表面的功函數。 

3.2 等離子體處理 

等離子體通常使用圖3所示的設備進行工作。將基片放在底座上，在真空系統中通入不同的混合氣體，并在金屬電極上家射頻電壓將氣體電離，形成等離子體，以非常快的速度轟擊ITO基片。為了形成較均勻的電場，電極采用金屬柵網結構。等離子體的作用通常是改變表面粗糙度和提高功函數。研究發現，等離子作用對表面粗糙度的影響不大，只能使ITO的均方根粗糙度從1.8nm降到1.6nm，但對功函數的影響卻較大。用等離子體處理提高功函數的方法也不盡相同。氧等離子處理是通過補充ITO表面的氧空位來提高表面氧含量的。氧同表面有機污染物反應生成CO2和H2O，去除了表面有機污染物。SF6通過在ITO表面形成一層含氟層來提高表面功函數，對粗糙度的改變不明顯。Ar等離子處理是通過除區在裝載基片過程中吸附的氧來清潔ITO表面的。

3.3 機械拋光 

用大量Al2O3微粉狀噴丸流高速噴向ITO表面，借助其動能將表面層的微觀凸起部位削平或壓平，以實現拋光的目的。此法操作簡單，表面微觀型貌良好，無方向性，主要用于清除表面積污、微觀凸起及較淺線條，并具有強化表面的作用。但表面粗糙度僅能在原有基礎上略有改善。S。Jung等人發現，通過先拋光后退火對ITO進行預處理，可改善表面粗糙度及氧含量，使用有機層同ITO接觸接口更加光滑，OLED器件的發光效率和注入電流均提高了10倍左右，ITO表面的TPD層結晶狀況也有所改變。 

3.4 紫外臭氧處理 

在真空室中安裝波長為253.7nm的低壓水銀燈，將臭氧發生器和光解臭氧的紫外燈管放在內貼反光鋁薄膜的圓筒內，以提高光能利用率。將3400V高電壓加在臭氧發生器玻璃管外的金屬網和管內芯柱所構成的兩個放電電極，當真空室通過氧氣時，流經金屬網的部分氧分子分解成氧原子，并與其它氧分子碰撞產生臭氧分子。通過紫外線直接對有機物作用使有機物分解，這樣不僅在表面形成了一層富氧層，而且去除了表面的碳污染。各種表面處理方法的比較如表1所示。 

表 1   各種表面處理方法的比較