引言

　　通過使用透明導(dǎo)電材料，有機(jī)發(fā)光二極管產(chǎn)生的光的提取已經(jīng)成為可能，該透明導(dǎo)電材料應(yīng)該具有明確定義的電子和光學(xué)特性。銦錫氧化物滿足了所有要求，它已迅速成為用于有機(jī)發(fā)光源生長的最常見的導(dǎo)電襯底。原子力顯微鏡、常規(guī)的x光光發(fā)射光譜和掃描光發(fā)射光譜顯微鏡已經(jīng)被用于研究在有機(jī)層生長之前通常用于平滑/清潔/圖案化表面的幾種處理之后的商用薄氧化銦錫膜的形態(tài)和化學(xué)性質(zhì)。還沒有觀察到氫氧化鉀基溶液的明確平滑效果，而在應(yīng)用不同的圖案化程序后發(fā)現(xiàn)了表面的硅污染。

　　關(guān)鍵詞：表面分析中的x光電子能譜；發(fā)光二極管；表面顯微術(shù)；降解過程；原子力顯微鏡；氧化銦錫

　　介紹

　　氧化銦錫(ITO)薄膜是透明導(dǎo)體，由于其在光電子器件設(shè)計中的應(yīng)用，在過去十年中得到了深入的研究。氧化銦錫薄膜結(jié)合許多技術(shù)性能，例如可見光的高透明度、良好的導(dǎo)電性和優(yōu)異的基材粘附性。大多數(shù)有機(jī)發(fā)光二極管(有機(jī)發(fā)光二極管)使用ITO作為陽極層，用于將電流注入空穴傳輸有機(jī)層。

　　實驗

　　可以具有與有機(jī)層厚度相當(dāng)?shù)母叨鹊男∏?；已?jīng)表明，這種尖峰會損害設(shè)備的功能。因此，對平滑的ITO表面有很大的需求，以提高電致發(fā)光器件的預(yù)期壽命。光電器件的另一個關(guān)鍵參數(shù)是電流注入效率；它與電極的功函數(shù)密切相關(guān)，而電極又對陽極表面的形態(tài)和化學(xué)狀態(tài)極其敏感。

　　用氫氧化鉀(KOH)基溶液蝕刻是濕法處理中最常見的沉積后處理，用于:去除碳污染，(ii)改變ITO功函數(shù)和(iii)降低表面粗糙度，而表面沒有任何明顯的化學(xué)修飾。如果氫氧化鉀在去除碳污染方面的效率已經(jīng)很好地確立，那么在降低表面粗糙度的性能上可以發(fā)現(xiàn)有爭議的結(jié)果。對于通過濺射生長的ITO樣品，已經(jīng)表明長蝕刻時間(24小時)減少了甚至高于50納米的偶然尖峰，而不損害薄層電阻和膜厚度，而在通過溶膠凝膠旋涂制備ITO膜的情況下，非常短的KOH蝕刻時間(40秒以上)似乎增加了表面粗糙度。

　　在有機(jī)發(fā)光二極管的制造中，氫氧化鉀和鹽酸也用作透明電極光刻構(gòu)圖工藝中的蝕刻液。最擴(kuò)散的工藝包括五個步驟:(一)抗蝕劑旋涂，用紫外光進(jìn)行光學(xué)光刻，氫氧化鉀溶液顯影，鹽酸蝕刻和丙酮去除光刻膠。另一種擴(kuò)散圖案化工藝是用鹽酸蝕刻涂有清漆的氧化銦錫表面。在過去的十年中，蝕刻速率對蝕刻區(qū)域邊界的最終形態(tài)的影響以及對氧化銦錫襯底的最終電光特性的評估已經(jīng)被廣泛研究，盡管關(guān)于圖案化過程后氧化銦錫膜的化學(xué)成分的信息很少。由于氧化銦錫的表面結(jié)構(gòu)及其化學(xué)成分對有機(jī)發(fā)光二極管生長和性能至關(guān)重要，因此需要對圖案化處理后的表面進(jìn)行充分的光譜和微觀表征。

　　在這里，我們系統(tǒng)地研究了暴露于氫氧化鉀蝕刻不同時間和圖案化過程不同步驟后的氧化銦錫商業(yè)薄膜的化學(xué)組成和形貌。已經(jīng)在兩個不同的空間尺度上研究了化學(xué)成分:傳統(tǒng)的X射線光電發(fā)射光譜(XPS)平均探測面積超過幾平方毫米，基于同步加速器的掃描光電子光譜顯微術(shù)(SPEM)能夠橫向分辨150納米，以便在微觀水平上探測化學(xué)變化。

　　酸溶液的組成:6%乙酸、31%氯酸和63%水。

　　圖。3.在氫氧化鉀-異丙醇飽和溶液中蝕刻24小時的ITO樣品上(a)16±16lm和(b) 1 1 lm區(qū)域的AFM圖。

　　顯示了在飽和氫氧化鉀+異丙醇溶液中暴露24小時ITO樣品。

　　討論

　　這里研究的商用原始氧化銦錫薄膜的特征是粒狀結(jié)構(gòu)，粒度范圍從幾納米到幾十納米。盡管與原子力顯微鏡測量相比，光電發(fā)射圖的空間分辨率較低，但它清楚地顯示了表面的化學(xué)不均勻性；從光電發(fā)射圖中可以識別出兩個不同的特征:幾個亞微米級的清晰的富碳點，以及在探測區(qū)域內(nèi)的銦含量的平滑變化，在相應(yīng)的氧圖中也可以看到，這里沒有顯示。氧化銦錫薄膜表面富碳點的存在可歸因于用于制造氧化銦錫的原材料度的指示，即每20±20平方毫米有一個斑點.表面上銦濃度的變化被限制在平均值的百分之幾，并且可能由氧化銦錫的不同化學(xué)計量或晶粒的不同原子末端引起。

　　圖6.原始氧化銦錫樣品和氧化銦錫表面的XPS光譜按照表1中描述的程序制備。

　　結(jié)論

　　已經(jīng)進(jìn)行了商業(yè)ITO基板的形態(tài)和化學(xué)表征，以評估由一些經(jīng)典的平滑/清潔和圖案化過程引起的任何改變。經(jīng)過幾次氫氧化鉀溶液浴后，沒有觀察到明顯的形態(tài)變化。在亞微米級橫向分辨率下觀察到了表面不均勻的化學(xué)成分，以及原始樣品上和浴后隨機(jī)分布的微米級富碳島。另一方面，常用的圖案化過程已經(jīng)產(chǎn)生了氧化銦錫表面的硅污染。盡管硅在表面上具有相關(guān)的濃度，但我們已經(jīng)證明硅只污染氧化銦錫的表面；這排除了將硅從玻璃襯底移動到氧化銦錫表面的任何體擴(kuò)散過程。由于氧化銦錫的厚度沒有明顯變化，如未改變的薄膜電阻所證明的那樣，保持下面的玻璃完全被光電發(fā)射信號遮蔽，我們將污染歸因于玻璃襯底的部分和選定的侵蝕，這是由于用于表面平滑/圖案化的酸性和堿性溶液將硅分子分散在潤濕氧化銦錫表面的溶液中。氧化銦錫表面上硅的存在會改變功函數(shù)，損害光電子器件的工作。即使在我們的橫向分辨率(大于平均氧化銦錫晶粒尺寸)下，硅污染看起來是均勻的，但不能排除它在較小的尺度下分布更不均勻。
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　　審核編輯：鄢夢凡