Đề tài Xây dựng hệ Photolithography và khảo sát kĩ thuật đóng gói Oled

ại. Công thoát của kim loại (Φmetal) đƣợc xác định bởi năng ƣợng nhỏ nhất để tách Hình A.II.3: Minh họa cơ chế hoạt động của OLED [1] 22 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 một electron từ mức Fermi ra ngoài chân không. Ái lực điện tử (EA), và năng ƣợng ion hóa (Ip) đƣợc quy cho à năng ƣợng tối thiểu cần để h nh thành ion âm và ion dƣơng từ một nguyên tử trung hòa. Từ hình A.II.4(a) dễ dàng thấy rằng rào thế ngăn không cho electron phun vào lớp hữu cơ (ΔEe) bằng với sự chênh lệch mức năng ƣợng giữa mức LUMO của vật liệu hữu cơ và mức Fermi của điện cực âm (cathode). Đó à ΔEe= Φmetal- EA, còn rào thế ngăn không cho ỗ trống phun vào vật liệu hữu cơ à sự khác biệt về mức năng ƣợng giữa mức HOMO của lớp hữu cơ và mức Fermi của điện cực dƣơng (anode). Đó à ΔEh=Ip-Φmetal. Bằng thực nghiệm, các mức năng ƣợng ở vùng tiếp xúc hữu cơ/kim oại có thể đƣợc đo ƣờng bằng phổ quang điện tử cực tím (UPS) [2]. Sự tiêm electron có thể đƣợc nâng cao bởi việc giảm ΔEe, bằng cách sử dụng cathode có công thoát thấp. Ngƣợc lại để nâng cao sự tiêm lỗ trống vật liệu làm anode yêu cầu phải có công thoát cao để tối thiểu hóa ΔEh. Các nghiên cứu UPS gần đây nói rằng sự xếp thẳng hàng mức năng ƣợng trong OLED th không đơn giản nhƣ ở hình A.II.4(a). Lớp dipole nằm ở tiếp xúc hữu cơ/kim oại đƣợc hình thành vào lúc lớp tiếp xúc đƣợc hình thành.Một sự thay đổi trong mức chân không ở vùng tiếp xúc đã xảy ra (Hình A.II.4(b)). Rào thể ngăn sự phun hạt tải đƣợc thay đổi bởi rào thế dipo e Δ, vì thế ΔEe= Φmetal-EA- Δ, trong khi ΔEh=Ip-Φmetal+Δ. Ngoài ra,với mỗi vật liệu kim loại và hữu cơ khác nhau, cũng nhƣ độ sạch của vật liệu sử dụng trong hệ thống chân không, tính chất hóa học của tiếp xúc hữu cơ/kim oại cũng khác nhau. Việc xác định rào thế phun hạt tải cũng v thế mà bị gây nhiễu bởi tính chất hóa học bao hàm bên trong nhƣ à các phản ứng hóa học,sự truyền hạt tải qua lớp tiếp xúc và cả việc tái sắp xếp các điện tử [2]. 23 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 (a) (b) Hình A.II.4:Biểu đồ mức năng lượng thu gọn của vùng tiếp xúc hữu cơ không tính đến dipole phân giới(a) và có dipole phân giới [2] 24 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 II.3.2.Sự truyền hạt tải Có hai yếu tố giới hạn ảnh hƣởng đến dòng điện tích truyền qua OLED-tính chất khối của các lớp và các tiếp xúc hữu cơ [2]. Phụ thuộc vào hiệu suất phun hạt tải và độ inh động của hạt tải, dòng điện không là dòng giới hạn điện tích không gian (SCLC) thì là dòng giới hạn phun (ILC).Trong trƣờng hợp dòng giới hạn điện tích không gian (do độ linh động của vật liệu hữu cơ quy định) nhỏ hơn dòng giới hạn phun (do mức độ phun hạt tải quy định) th dòng điện cực đại qua OLED trung với dòng giới hạn điện tích không gian và ngƣợc lại, khi dòng giới hạn phun nhỏ hơn dòng giới hạn điện tích không gian thì dòng cực đại qua OLED phụ thuộc vào độ inh động của vật liệu hữu cơ. Bản thân vật chất hữu cơ có độ inh động của hạt tải thấp (thông thƣờng trong khoảng 10 -6 đến 10-3 cm2V-1s-1) [2], vì thế ở mật độ dòng phun cao hạt mang điện đã dồn lại ở lớp hữu cơ. Thông thƣờng, độ inh động của điện tử ở lớp ETL thì thấp hơn độ inh động của lỗ trống ở lớp HTL một đến hai lần [2]. Cả sự phun lỗ trống và điện tử đều chậm lại ở phần tiếp xúc bên trong bởi vì sự kém inh động của lỗ trống ở lớp ETL cũng nhƣ của điện tử ở lớp HTL. Hạt tải vì thế mà dồn lại ở tiếp xúc hữu cơ/hữu cơ, h nh thành trƣờng điện tích nội. Nhƣ đã nói ở trên độ inh động của điện tử ở ETL thì thấp hơn nhiều so với độ inh động của lỗ trống ở HTL, vì thế mà đã có rất nhiều nỗ lực để phát triển vật liệu truyền điện tử với khả năng àm tăng độ inh động của điện tử, ví dụ nhƣ vật liệu truyền điện tử phát triển bởi Naka et al., 4,7-diphenyl-1,10-phenanthromeline (BPhen), có độ inh động của điện tử cao hơn hai ần so với vật liệu truyền điện tử thông thƣờng là Alq3. II.3.3.Sự hình thành Exciton Các hạt tải, electron và lỗ trống, sau khi di chuyển qua các lớp vật liệu truyền sẽ hình thành cặp điện tử-lỗ trống kết cặp, liên kết với nhau bằng lực Coulomd, gọi là các exci- ton. Các exciton trong trạng thái kích thích có thể là là trạng thái singlet hoặc triplet, với các exciton singlet có spin phản đối xứng với số ƣợng tử spin là 0 (S=0), trong khi exci- ton trip et có spin đối xứng với số ƣợng tử spin là 1 (S=1). Vì trạng thái cơ bản của nguyên tử cũng có spin phản đối xứng, nên chỉ có exciton singlet mới phát huỳnh quang, trong khi các exciton triplet thì không phát quang mà chỉ tán xạ năng ƣợng đến mạng 25 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 ƣới tinh thể dƣới dạng nhiệt năng. Biểu đồ miêu thể hiện quá tr nh điện phát quang của vật liệu hữu cơ đƣợc miêu tả ở Hình A.II.5. Theo những thống kê về spin, số ƣợng exci- ton triplet nhiều gấp ba lần số ƣợng exciton singlet đƣợc tạo ra, vì thế mà giới hạn trên của hiệu suất ƣợng tử nội của hiện tƣợng điện phát quang chỉ khoảng 25%. Trạng thái trip et cũng có thể đóng góp cho sự phát quang, thông qua phát lân quang hay phát huỳnh quang trễ do hoạt động nhiệt của các trạng thái trip et đến các trạng thái sin- glet hoặc sự hủy triplet-triplet. Các exciton singlet gián tiếp đƣợc hình thành bởi sự hủy triplet-trip et, àm tăng hiệu suất ƣợng tử nội điện phát quang đến 40% [2]. Hình A.II.5:Biểu đồ tóm lược quá trình điện phát quang hữu cơ [2] 26 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 II.4.Hiệu suất của OLED Nhƣ đã giới thiệu trong phần trên, hoạt động của OLED dựa trên các quá trình chính : hạt tải đƣợc phun từ các điện cực, truyền vào lớp hữu cơ, h nh thành cặp exciton và tái hợp phát quang. Màu sắc ánh sáng phát ra có thể thay đổi bằng cách lựa chọn loại vật liệu phát quang phù hợp. Hiệu suất phát quang của linh kiện, đƣợc định nghĩa à ƣợng hạt tải tái hợp phát quang trên tổng số hạt tải trên một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian. Việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất và các cơ chế gây ra mất mát trong quá trình hoạt động sẽ giúp ích trong việc nghiên cứu chế tạo linh kiện có hiệu suất cao [2]. II.4.1.Hiệu suất ƣợng tử Hiệu suất ƣợng tử đƣợc định nghĩa à tỉ số giữa số ƣợng tử ánh sáng phát ra trong mỗi đơn vị diện tích trong mỗi đơn vị thời gian so với nó hạt mang điện truyền qua đơn vị diện tích trong mỗi đơn vị thời gian.Hiệu suất ƣợng tử nội (ηint) là tỉ số giữa tổng số pho- ton sinh ra trong linh kiện so với số điện tử đƣợc phun vào,trong khi hiệu suất ƣợng tử ngoại (ηext) là số photon phát ra bởi linh kiện so với số điện tử đƣợc phun vào. ηint=γ η1 η2 ηext=ξ γ η1 η2 Trong đó biến số γ đƣợc quy cho là số exciton hình thành trong mỗi đơn vị thể tích trong mỗi đơn vị thời gian tách ra bởi số hạt mang điện truyền qua đơn vị diện tích, số ƣợng tử η1 và η2 lần ƣợt là hiệu suất phát quang của các exciton và tỉ lệ phát quang của các exci- ton singlet riêng rẽ. Biểu đồ tóm ƣợc quá tr nh điện phát quang đƣợc trình bày ở Hình A.II.6. Từ các phƣơng tr nh phía trên,có thể thấy rằng hiệu suất ƣợng tử nội và hiệu suất ƣợng tử ngoại đƣợc ràng buộc với nhau bằng biến số ξ. Một phần đáng kể của ánh sáng suất phát từ tâm phát quang chôn vùi trong màng rắn.cái mà sẽ không bao giờ thoát ra vì sự phản xạ bên trong ở lớp tiếp xúc không khí-màng và đƣợc phún ra ở mép hay tán xạ bên trong màng rắn. Biến số ξ tƣợng trƣng cho tỉ lệ ánh sáng phát ra ở bề mặt iên quan đến ƣợng ánh sáng tạo ra trong khối OLED và đƣợc quy cho là hiệu suất coupling ngoài [2]. 27 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 Bẫy sáng trong màng mỏng gây ra bởi sự phản xạ nội là chắc chắn,và hiệu suất coupling đƣợc xác định bởi cấu trúc thiết bị và chiết suất (n) của các lớp màng,nó đƣợc cho bởi: Theo phƣơng tr nh trên th ,gần 20% ánh sáng sinh ra có thể phát ra ở bề mặt đối với vật liệu hƣu cơ phổ biến với chiết suất khoảng 1.7. Biểu đồ minh họa sự mất mát do bẫy sáng trong OLED đƣợc miêu tả ở Hình A.II.7. Thông thƣờng OLED với cấu trúc đa ớp dạng sandwich với đế nền bằng thủy tinh có chiết suất khoảng 1.51, một lớp ITO với chiết suất khoảng 1.9, một lớp hữu cơ giữa với chiết suất khoảng 1.6 đến 1.8, và cathode phản quang. Sóng sáng di chuyển từ nơi có chiết suất cao đến nơi có chiết suất thấp sẽ dễ bị mất mát do phản xạ toàn phần. Bỏ qua hiệu ứng cộng hƣởng nhỏ và chỉ quan tâm đến một số góc độ chủ yếu của hệ thống, Tia III bị phản xạ nội hoàn toàn ở tiếp xúc ITO/thủy tinh trong khi tia II thì phản xạ nội hoàn toàn ở lớp tiếp xúc thủy tinh/không khí. Chỉ phần ánh sáng (ray I) bắt đâu từ trung tâm phát quang có thể thoát ra và gây ra hiện tƣợng phát quang. Đối với đế nền thủy tinh và vật liệu hữu cơ có chiết suất là 1.7, có thể xác định đƣợc phần ánh sáng thoát ra từ đế nền, phần bẫy sáng trong đế nền, và phần bẫy sáng trong lớp hữu cơ/ITO tƣơng ứng là 18.9,34.2 và 46.9% [2]. 28 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 Hình A.II.6:Tóm lược quá trình điện phát quang [2] Hình A.II.7:Biểu đồ chứng tỏ sự mất mát ánh sáng [2] 29 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 II.4.2.Hiệu suất phát quang Hiệu suất dòng phát quang (ηL) và hiệu suất năng ƣợng phát quang (ηP) à hai đại ƣợng quan trọng đƣợc sử dụng trong việc đánh giá tính chất phát quang của OLEDs. Hiệu suất dòng phát quang (ηL) đƣợc định nghĩa à tỉ số giữa mật đọ dòng phát quang so với số điện tử phun vào,đơn vị ηL là candelas/ampere [cd/A]: ( ) Trong đó A à diện tích vùng hoạt động [m2], L à quang ƣợng của thiết bị [cd/m2], và I à dòng đi qua thiết bị [A]. Để giải thích sự tiêu hao năng ƣợng bởi OLED, hiệu suất năng ƣợng phát quang (ηP) là một tham số thƣờng đƣợc sự dụng, nó đƣợc định nghĩa à tỉ số giữa năng ƣợng phát quang phát ra trực tiếp so với năng ƣợng điện năng cần thiết để điều khiển thiết bị ở một điện thế đặc biệt, đơn vị của ηP là lumens/watt [lm/W]. ( ) Trong đó Lp à năng ƣợng phát quang [lm], V à điện thế [V], và dòng điện tƣơng ứng truyền qua [A]. Hiệu suất năng ƣợng phát quang (ηp) có thể đƣợc tính toán trực tiếp bằng cách thay thế bằng đo ƣờng quang ƣợng của thiết bị, khi đó những đơn vị của lumens [lm] và cande- las [A] liên quan bởi 1cd=1lm/sr [2]. 30 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 II.5.Độ bền của OLED OLEDs đang tăng dần những ứng dụng mang tính thƣơng mại trong vài năm gần đây. Với hiệu suất đã và đang đƣợc cải tiến sau vài thập niên nghiên cứu, tuy nhiên độ bền của OLED vẫn là rào cản cho những ứng dụng của nó. Tuổi thọ của linh kiện, cả trong khi hoạt động lẫn lúc bảo quản cần phải đƣợc nâng cao trƣớc khi OLEDs có thể đƣợc tìm thấy trong những ứng dụng nhƣ à màn h nh TV, với tuổi thọ hơn 100,000 giờ đƣợc mong đợi [2]. Một vài cơ chế đƣợc cho rằng là nguyên nhân dẫn đến sự lão hóa của linh kiện sẽ đƣợc trình bày ở phần tiếp theo của luận văn. II.5.1.Sự hình thành và phát triển của điểm tối Điểm tối đƣợc định nghĩa à vùng không phát quang, hay nói một cách chính xác là vùng mất đi khả năng phát quang của OLED. Sự hình thành của và phát triển của điểm tối dẫn đến sự suy giảm khả năng phát quang của linh kiện. Những khuyết tật ở cathode, đặc biệt là những lỗ kim nhỏ (pinhole) đƣợc hình thành do sự tích tụ nhiệt ở cathode [1,3], đƣợc tin rằng là có vai trò trong việc hình thành điểm tối, ngoài ra các hạt nhân của điểm tối đã chiếm vị trí ở tiếp xúc hữu cơ/cathode trong quá tr nh ắng đọng cathode lên lớp hữu cơ [2]. Hình A.II.8:Sự hình điểm tối của OLED do phản ứng điện hóa của oxy và nước với lớp hữu cơ [3] 31 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 Hơi ẩm sau khi ngấm qua cathode sẽ khuếch tán vào trong tiếp xúc hữu cơ/kim oại và khí Hydrogen đƣợc tạo ra bởi những phản ứng điện hóa. Các bóng khí đƣợc tạo thành này nâng lớp kim loại lên (Hình A.II.8), sự phân lớp ở điện cực cathode vì thế mà xảy ra, dẫn đến sự phát triển của điểm tối. Để giảm sử phát triển của OLED lớp bảo vệ với lớp hút ẩm thƣờng đƣợc sử dụng. II.5.2.Sự khuếch tán của kim loại Một nguyên nhân khác dẫn đến sự phân lớp ở cathode là do indium (In) khuếch tán từ anode ITO [1,2]. Indium từ anode ngấm vào trong lớp hữu cơ trong quá tr nh hoạt động có mối liên quan trực tiếp đến sự lão hóa của linh kiện, là nguyên nhân gây ra sự tăng điện thế hoạt động và giảm hiệu suất phát quang. II.5.3.Sự suy giảm hóa học của thành phần bên trong lớp hữu cơ Sự suy giảm hóa học của các thành phần hữu cơ cũng đóng vai trò quan trọng trong sự lão hóa của linh kiện OLED. Đối với linh kiện OLED nền Alq3, sự dập tắt phát huỳnh quang hình thành bên trong lớp phát quang đặc biệt làm giảm hiệu suất phát quang và làm lão hóa linh kiện. Alq3, đƣợc sử dụng phổ biến trong các linh kiện hữu cơ phát quang, có độ ổn định kém ở trạng thái bị Oxi hóa +1, tƣơng đƣơng với quá trình dịch chuyển của hạt tải lỗ trống vào vật liệu này[1]. Sự dập tắt phát huỳnh quang đƣợc hình thành nhƣ à kết quả của sự lão hóa của những ion dƣơng A q3không bền, và điều này làm giảm độ ổn định của linh kiện OLED. II.5.4.Sự kết tinh của vật liệu hữu cơ Nhiệt độ dịch chuyên thủy tinh (Tg) của vật liệu hữu cơ sử dụng trong linh kiện cũng có iên quan đến độ ổn định của OLEDs [1,2]. Những nhà nghiên cứu tìm ra rằng những độ sụt trong mật độ phát quang và sự lão hóa của linh kiện sẽ xảy ra nếu nhiệt độ hoạt động của linh kiện gan với Tg của vật liệu hữu cơ. Nhiệt độ hoạt động cao sẽ dẫn đến quá trình kết tinh của vật liệu hữu cơ. Những biên hạt hình thành bên trong màng tinh thể sẽ trở thành những đƣờng khuếch tán dễ dàng cho hơi nƣớc dấn đến sự giảm độ ổn định [2]. Kết quả là những vật liệu hữu cơ giữ có nhiệt Tg thấp đều đƣợc thay thể bởi những vật liệu có Tg cao hơn. Chẳng hạn OLED sử dụng NDP có Tg = 95 0 C làm vật liệu phát quang 32 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 có độ ổn định cao hơn hẳng OLED dùng TDP có Tg = 630C [1]. Các vật liệu có nhiệt độ chuyển pha thủy tinh cao đƣợc sử dụng rộng hiện nay TDATAs hoặc các dẫn xuất của spiro nhƣ DPVBi [1], với nhiệt độ Tg > 1000C. II.6.Đóng gói OLED Theo nhƣ phần trên ta có thể thấy đƣợc mặc dù tiềm năng của OLED là rất lớn nó cũng tồn tại nhiều vấn đề cần phải giải quyết để có thể ứng dụng rộng rãi hơn. Do phạm vi khóa luận có hạn, chúng tôi tập trung vào giải quyết các tác động bên ngoài nhƣ sự ảnh hƣởng của Oxy và hơi nƣớc đến tuổi thọ linh kiện OLED. II.6.1.Ảnh hƣởng của Oxy và hơi nƣớc đến tuổi thọ OLED Ngoài việc là một trong số những nguyên nhân chính h nh thành các điểm tối từ đó dẫn đến làm giảm hiệu suất phát quang, oxy và hơi nƣớc cũng à kẻ thù số một của các vật liệu hữu cơ, vì vật liệu hữu cơ dễ dàng bị oxy hóa nhất là trong quá trình hoạt động. Trong suốt quá trình hoạt động của linh kiện, sự oxi hóa vật liệu hữu cơ (po ymer, vật liệu phân tử nhỏ …) xảy ra dƣới tác động của Oxi và hơi nƣớc có trong môi trƣờng. Do ảnh hƣởng của oxi và hơi nƣớc, các mối nối C = O đƣợc hình thành. Tuy nhiên lại không có sự liên kết giữa các nhóm C = O này với nhau, làm chuỗi polymer bị cắt thành nhiều đoạn ngắn, giảm hiệu quả của quá trình truyền hạt tải. Bên cạnh đó, các mối nối C = O này còn là các tâm dập tắt phát quang, dẫn đến hiệu suất điện phát quang của OLED bị giảm đáng kể[1]. II.6.2.Các phƣơng pháp đóng gói OLED Vì sự hấp dẫn của OLED có rất nhiều nghiên cứu về nó cũng nhƣ những nghiên cứu làm thế nào để bảo vệ OLED khỏi tác động của môi trƣờng, vì thế mà phƣơng pháp đóng gói OLED cũng rất đa dạng, khóa luận tr nh bày hai phƣơng pháp phổ biến nhất hiện nay đó à phƣơng pháp đóng gói truyền thống, và phƣơng pháp đóng gói sử dụng màng SiNx. II.6.2.1.Phƣơng pháp đóng gói truyền thống 33 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 Đúng với tên gọi phƣơng pháp truyền thống hết sức đơn giản,nó giải quyết ảnh hƣởng của môi trƣờng bằng cách tạo ra một lớp cách li linh kiện khỏi tác động của môi trƣờng sử dụng cấu trúc đƣợc minh họa nhƣ Hình A.II.9 Trong cấu trúc trên tấm thủy tinh (3) giữ vai trò là nón chống ẩm che đậy bảo vệ linh kiện OLED bên trong không chỉ khỏi tác động của hơi nƣớc mà còn mà còn tác động va chạm bên ngoài. Tuy nhiên phần đặc biệt của phƣơng pháp này không nằm ở tấm thủy tinh (3) cũng chẳng ở lớp hút ẩm (4) mà là ở lớp keo-sealant (2). Do là phần kết nói giữa tấm thủy tinh (3)và đế thủy tinh(1) nên nó phải có độ bám dính cao, mặt khác nó còn phải có độ kín nƣớc kín hơi cao, độ bền cơ, độ bền hóa học tốt. Đáp ứng những yêu cầu đó các loại keo epoxy thƣờng đƣợc sử dụng để làm lớp sealant trong đóng gói inh kiện OLED. EPOXY Nhựa epoxy có nguồn gốc khá âu đời,và trở nên đặc biệt vào năm 1936 khi mà Dr Perre Castan ở Thụy Sĩ thành công trong việc tổng hợp keo epoxy thứ mà ông đã đóng rắn bằng Phathalic anhydride. Vào năm 1939 Dr S.O.Green ee ở USA đã phát triển những loại keo epoxy từ epichloro- hydrin và bisphenol A…Những loại epoxy mà ngày này chúng ta vẫn còn sử dụng. Mục đích của việc phát triển các loại epoxy đó à để tìm ra nhóm liên kết cho việc tạo màng cái mà bền với kiềm, nhƣng epoxy cho thấy nó còn có nhiều tính chất đặc biệt hơn thế. Ngày này epoxy có vị trí của nó ở ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, điện tử và công nghiệp tự động, cũng nhƣ trong ĩnh vực nhƣ công nghiệp thực phẩm, dƣợc phẩm, chế Hình A.II.9.1: Cấu trúc OLED được đóng gói bằng phương pháp truyền thống.1:đế thủy tinh,2:keo-sealant,3 tấm thủy tinh,4 chất hút ẩm.[3] 34 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 tạo, và công nghiệp biển. Hầu hết mọi ngƣời đều quen thuộc với từ epoxy và iên tƣởng đến nó nhƣ à một thứ g đó mạnh mẽ [4]. Năm 1960, Nils Malmgren và Curt Augustsson bắt đầu đề ra và sản xuất những sản phẩm dựa trên epoxy với thành phần đóng rắn. Trong năm 1967, công ti Nils Malmgren AB mở rộng mục tiêu sản suất đặc đối với những sản phẩm dựa trên chất nền là epoxy. Sau đó với việc đƣợc công nhận tiêu chuẩn chất ƣợng vào năm 1990 việc phát triển của những sản phẩm từ epoxy ở công ty Nils Malmgren AB nói riêng và thế giới nói chung càng trở nên mạnh mẽ hơn. Keo epoxy thì đƣợc định nghĩa nhƣ à một phân tử với nhiều nhóm epoxy, cái mà có thể đƣợc đóng rắn thành chất nhựa dẻo hữu dụng. Nhóm epoxy còn đƣợc gọi là nhóm glyc- idyl, cái tên epoxy đƣợc đặt dựa vào thành phần suất hiện của nó Nguồn gốc tên gọi epoxy là do công thức hóa học của nó, có thể thấy rằng ở công thức hóa học của nhóm epoxy nguyên tử oxy nằm ở bên ngoài của chuỗi carbon. Trong đó epi có nghĩa à bên ngoài còn phần thứ hai là những chữ từ chữ oxygen.Keo epoxy có thể đƣợc sản xuất từ những chất hóa học đơn giản và phổ biến nhƣ Propy ene, Ch orine, Ace- tone, Pheno …(H nh A.II.9.2) Nhóm epoxy Hình A.II.9.2 :Ví dụ về quy trình tổng hợp epoxy 35 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 Với phƣơng tr nh phản ứng hóa học nhƣ sau Keo epoxy đã đƣợc phát minh và sử dụng từ lâu vì thế nó rất đa dạng về chủng loại và thành phần, nó có thể đƣợc đóng rắn bằng UV hoặc sử dụng thành phần đóng rắn chuyên biệt. Ngoài những đặc tính nhƣ đã nói ở trên keo epoxy còn có những phẩm chất nhƣ [4] -Nhạy quang (đặc biệt là tia UV) tính chất này thƣờng đƣợc sử dụng để đóng rắn keo epoxy. -Ít co lại trong quá tr nh đóng rắn, đây cũng một tính chất cần thiết trong quá trình chế tạo linh kiện đặc biệt linh kiện có kích thƣớc nhỏ. -Là chất điện môi điện trở suất dρ=1015 ohm.cm. Phƣơng pháp truyền thống có ƣu điểm là đơn giản và hiệu quả cao, tuy nhiên cùng với sự phát triển của con ngƣời nhu cầu của con ngƣời ngày càng cao hơn, mọi thứ ngày càng mỏng hơn, trong khi phƣơng pháp truyền thống tạo ra linh kiện OLED quá dày, đây à nhƣợc điểm lớn nhất khiến nó ngày càng ít phổ biến trong kĩ thuật đóng gói inh kiện OLED. II.6.2.2.Phương pháp đóng gói bằng màng SiNx Trong phần này chúng tôi sẽ trình bày kết quả nghiên cứu về màng SiNx tạo bằng phƣơng pháp lắng đọng hơi hóa học p asma tăng cƣờng (PECVD) của nhóm nghiên cứu ở Daim- lerChrysler SIM Technology Co., Ltd. [5]. 36 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 II.6.2.2.1.Tóm ƣợc Màng SiNx đƣợc lắng đọng trên đế nền đƣợc nghiên cứu ở các điều kiện nhiệt độ đế thay đổi từ 200C-1800C và ở trong điều kiện nguồn phát tần số cao RF thay đổi từ 10 đến 30W. Nghiên cứu cho thấy rằng những tính chất của màng nhƣ khối ƣợng riêng, chiết suất, cấu trúc và hình dạng liên kết cũng khác nhau với mỗi nhiệt độ đế và năng ƣợng nguồn phát tần số khác nhau. Khả năng chống nƣớc của màng SiNx cũng nghiên cứu bởi hệ thống đo độ truyền qua của hơi nƣớc (WVP). Và kết quả cho thấy rằng thậm chí với nhiệt độ đế thấp ở 500C khả năng chống thấm của màng cũng à khá tốt [5]. II.6.2.2.2.Thí nghiệm Quá trình lắng đọng màng SiNx đƣợc thực hiện trong hệ thống PECVD Model 80 Plus (Oxford Plasma Technology, England), Hệ thống gồm buồng phản ứng chạy bởi 2 nguồn phát tần số cao (HF) (13,56MHz) và nguồn tần số thấp (LF) (100kHz). Đƣờng kính của điện cực nhôm nối đất là 20cm. Điện cực cao hơn đƣợc ghép với nguồn HF và LF.Buồng phản ứng đƣợc rút chân không bằng hệ thống bơm quay kết hợp với bơm roots. Nhiệt độ của gá giữ đế đƣợc điều khiển bởi một hệ thống bể nƣớc tuần hoàn. Tiền chất đƣợc sử dụng để lắng đọng màng SiNx là silane (SiH4), amonia (NH3) với khí N2 nhƣ à khí pha loãng.Trong công việc này ,nguồn xoay chiều cung cấp ở HF và LF đƣợc sử dụng.Tỉ lệ thời gian lắng đọng ở HF và LF là 10:4. Để thuận tiên nguồn HF và LF sẽ đƣợc gọi chung là nguồn RF. Tính chất của màng đƣợc điều khiển bởi sự khác nhau của nhiệt độ đế và nguồn RF (Bảng A.II.1). Elip kế (Gaertner Scientific Corporation L116 B, USA) đƣợc sử dụng để xác định độ dày và chiết suất của màng mỏng. Việc đo ƣờng đƣợc thực hiện ở chín điểm trên đế để lấy giá trị trung bình. Sau đó tốc độ lắng đọng sẽ đƣợc tính từ độ dày và thời gian lắng đọng trung bình. Khối ƣợng riêng của màng có thể đạt đƣợc bởi việc đo khối ƣợng của đế trƣớc và sau khi phủ màng. Khối ƣợng riêng của màng đƣợc tính từ khối ƣợng đạt đƣợc độ dày và diện tích đế. 37 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 Sự phân tích cấu trúc nguyên tố của màng đƣợc thực hiện bởi quang phổ AES ở Shanghai Institute of Ceramics với hệ thống Scanning Auger Microprobe Spectrometer mẫu Micro- lab 310F (VG Scientific Ltd., USA). Phổ IR đƣợc đo ƣờng sử dụng Biorad FTS-185 spectrometer ở the Shanghai Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences. II.6.2.2.3.Kết quả và bàn luận Ảnh hưởng của nhiệt độ đế lên tính chất màng SiNx nhƣ à mật độ, chiết suất, cấu trúc và hình dạng liên kết đƣợc thể hiện ở bảng A.II.2 Trong khoảng nhiệt độ từ 20-1800C tốc độ lắng đọng giảm khi nhiệt độ tăng điều này có thể giải thích nhƣ sau khi nhiệt độ đế tăng sẽ kéo theo tốc độ khuếch tán và tốc độ hấp thụ vật chất xuống màng tăng àm cho màng trở nên dày đặc vật chất vì thế mà tốc độ lắng đọng sẽ giảm. Bảng A.II.1:Điều kiện lắng đọng của màng SiNx Bảng A.II.2 : Ảnh hưởng của nhiệt độ đế lên tính chất màng SiNx 38 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 Sự tăng của khối ƣợng riêng kéo theo sự tăng cuẩ chiết suất màng khi nhiệt độ đế tăng. Cấu trúc của màng có thể đƣợc xác định bởi tỉ lệ Si/N và tỉ lệ liên kết Si-H/N-H và tổng số ƣợng nguyên tố hydrogen chứa trong màng. Kết quả ở Bảng A.II.2 cho thấy tỉ lệ Si tăng chút ít so với N, điều này có thể giải thích bởi liên kết Si-H hay Si-Si dễ h nh thành hơn so với liên kết đƣợc tạo tành từ sự lai hóa obital sp 2 của nguyên tử Nitrogen. Nhƣ vậy khi thay đổi nhiệt độ đế từ 20-1800C chỉ có tốc độ lắng đọng và ƣợng H chứa trong màng là giảm còn lại các yếu tố khối ƣợng riêng, chiết suất, và tỉ lệ Si/N đều tăng. Ảnh hưởng của nguồn RF lên tính chất đế đƣợc thể hiện ở bảng… Để hiểu rõ hơn về khả năng chống thấm của màng SiNx đƣợc lắng đọng ở điều kiện nguồn RF khác nhau chúng ta sẽ tìm hiểu ảnh hƣởng của nguồn RF đến tính chất màng. Tốc độ lắng đọng tăng khi tăng nguồn RF là bởi vì khí phản ứng tăng cùng với nguồn RF. Mật độ chất bắn phá và dòng ion đến để phát triển màng cũng tăng cùng với RF dẫn đến khối ƣợng riêng và chiết suất của màng tăng cùng với nguồn RF. Nhƣ vậy, với sự tăng của nguồn RF, tốc độ lắng đọng,khối ƣợng riêng, chiết suất, tỉ lệ Si/N của màng SiNx đều tăng ngoại trừ ƣợng nguyên tố Hydrogen chứa trong màng là giảm. Ảnh hưởng của nhiệt độ đế và nguồn RF lên khả năng chống thấm của màng SiNx. Để nghiên cứu sự ảnh hƣởng của nhiệt độ đế và nguồn RF lên khả năng chống thấm của màng SiNx ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp sẽ đƣợc nói tới trong phần sau của khóa luận. Bảng A.II.3: Ảnh hưởng của nguồn RF lên tính chất đế 39 Khóa luận tốt nghiệp Đại học 8-2010 Sau đây à một số kết quả thu đƣợc của nghiên cứu Từ những biểu đồ trên có thể nhận xét là khả năng chống thấm nƣớc của màng SiNx phụ thuộc vào điều kiện chế tạo màng cụ thể là khi tăng nguồn RF và nhiệt độ đế thì khả năng chống thấm của màng cũng tăng. Hình A.II.10:Khối lượng thu được của mẫu không phủ và mẫu phủ SiNx lên màng PEN ở nhiệt độ khác nhau, Chiều dày của màng SiNx là 500nm Hình A.II.11:Tốc độ thẩm thấu của hơi nước của mẫu sử dụng màng PEN có phử SiNx và không phủ Si