综合设计实验光学镀膜自动设计实验指导书.doc

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1、综合设计实验：光学镀膜自动设计实验实验镀膜材料准备及膜层设计【实验目的】本实验通过发光二极管的制作过程完成对真空镀膜的学习。【实验仪器】1、真空镀摸机；2、镀膜监测仪；3、旋涂机；4、干涉显微镜；5、直流电源。【实验材料】1、导电玻璃；2、高纯铝丝；3、三芳胺聚西夫碱；4、8—疑基吟啦铝；5、氟化锂；6、丙酮；7、无水乙醇；8、脱脂棉；9、盐酸等。【实验原理】真空镀膜是制作薄膜器件地常用方法，所谓真空镀膜是把待镀膜的基片或工件置于高真空室内，通过加热使蒸发材料气化（或升华）而沉积到某一温度的基片或工作表面上，从而形成一层薄膜，

2、这一工艺过程称为真空蒸发镀膜。在高真空环境中成膜，可防止膜的污染和氧化，便于得到洁净，致密，符合预定要求得薄膜，因此,这种制膜方法目前得到了广泛应用。本实验利用真空镀膜技术制作一种有机薄膜发光二极管。众所周知，无机发光二极管在视频，数字显示，仪器监控，广告等诸多领域已经得到了广泛的应用，并取得了令人注目的成就。但是它们也存在着很多缺点：如体积大，发光材料品种较少，器件制作工艺复杂，成本高，能耗大，很难提供全色显示等。相反，有机材料薄膜电致发光器件（TFELD）却克服了上述缺点，显示出很多无机电致发光器件无法比拟的优点。有机薄膜

3、电致发光器件具有可大面积彩色显示，驱动电压低，可直流驱动，发光效率和亮度高，发光颜色可覆盖整个光谱区，有柔软性，易加工，成本低廉等优点。它已成为当前发光器件研究的热点，有机发光还具有材料来源广泛，颜色可调等优势。因此，它在显示技术方面具有潜在的应用前景。近年来，在寻找新的有机电致发光材料，延长有机电致发光显示寿命方面取得了突破性进展，正朝着实用化的方向迅猛发展。1.发光二极管工作原理1.1发光二极管的基本机构典型发光二极管的结构为三明治结构如图一，阳极为透明的导电玻璃（ITO）,具有较高的功函数（4〜7ev）,阴极为低功函数金

4、属（3〜4ev）,阴极阳极之间加入一层发光薄膜，在工作电压（2〜30v）便可发光。为了改善其性能通常在阳极与有机发光物间加一层空穴传输层，在阴极与发光物间加一层电子传输层。空穴传输层发光材料ALToILET电子传输层图1典型发光二极管的结构电致发光激发机构p・n结注入发光p・n结处于平衡吋，存在一定的势垒区，如加一正向偏压，势垒便降低，势垒区内建电场也相应减弱。这样继续发生载流子的扩散，即电子rfln区注入p区，同时空穴由p区注入到n区。这些进入p区的电子和进入n区的空穴都是非平衡少数载流子。在实际应用的p・n结中，扩散长度远

5、远人于势垒宽度。因此电子和空穴通过势垒区吋因复合而消失的儿率很小，继续向扩散区扩散。因而在正向偏压下，p・n结势垒区和扩散区注入了少数载流子。这些非平衡少数载流子复合而发光(辐射复合)。这就是p-n结注入发光的基本原理。1.3发光原理简述电致发光的基本原理由ITO(indium・tin・oxide)是一空穴导电为主的透明金属氧化膜。金属背电极提供电子，空穴传输层和电子传输层之间存在势垒，阻挡电子和空穴逸出。因为金属电极的功函数越低，束缚电子的能力越弱，电子越容易克服表面势垒在较低电压下注入。故应取低逸出功材料的金属背电极来得出

6、高效率的光输岀。电子传输层传输金属注入的电子，同时将空穴载流子阻挡在发光层内，与此相反空穴传输层传输ITO注入的空穴，同时将电子载流子阻挡在发光层内。由于发光薄膜很薄(一般为儿十rnn),可产生104-105v/cm的高场，电子和空穴一旦形成了较高的注入密度，就会集中在发光层中复合形成大量的被称为激子的空穴一电子对。这些激子是在界面处发光材料层一侧很窄的区域内产生的。当激子进行复合时，其屮很大一部分产生辐射而发光。1.材料衬底材料选用ITO导电玻璃，锢锡氧化物薄膜ITO(Indium-tin-oxide)作为发光器件的正电极；

7、三芳胺聚西夫碱(Schiff)作为空穴输送材料；Alq3(8-^基卩奎I林铝)，小分子绿光发光材料，电子传输材料，具有良好的稳定性和成膜性。电子迁移率为105cm2/vs,是有机电致发光器件中常用的电子传输发光材料。由于ITO电极与三芳胺聚西夫碱之间的势垒比较低，空穴注入相对电子注入容易，由于A1的稳定性比较好，所以采用A1作为负电极，但A1电极功函数较高，导致电子注入势垒大，器件亮度和效率低。为解决这一才盾，在A1电极与Alq?之间加入一层超薄的LiF。所以通常采用低脱出功函数的金属做负电极，以降低电子注入势垒，增强电子注入

8、。蒸发铝作为负电极。器件结构为ITO/Schiff/Am/LiF/Al.3、制备过程取玻璃基片为长方形状，生产过程如下所示，首先将刻好形状的不干胶粘在ITO玻璃上。然后在40%盐酸中腐蚀10分钟后取出，清除不干胶。用清水加洗衣粉擦洗后依次用丙酮（均为分析纯），乙醇，和超生波水