Многослойные токопроводящие покрытия с высоким показателем прозрачности в видимом диапазоне Текст научной статьи по специальности «Физика»

А . SSSSS^SSS НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ АКТИВНЫЕ СРЕДЫ И НАНОСТРУКТУРЫ

-ПРОХОРОвОСИЕ НЕДЕЛИ-

Многослойные токопроводящие покрытия с высоким показателем прозрачности в видимом диапазоне

Паращук Н.С.

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, Москва Е-mail: parashchuk.ns@mail.ru

DOI: 10.24412/cl-35673-2023-1-100-102

Проведены исследования прозрачных многослойных токопроводящих покрытий ITO/Ag/ITO, синтезированных методами магнетронного, электронно-лучевого и термического распылений. Определены условия применения разработанных структур в качестве электродов для органических прозрачных электронных устройств. Показано преимущество использования структуры ITO/Ag/ITO на гибких подложках и улучшение оптических и электрических характеристик в сравнении с оксидной структурой.

Нанесение структуры ITO/Ag/ITO на многослойные тонкопленочные органические структуры является важным аспектом в процессе разработки прозрачной гибкой электроники, основанной на различных технологиях, в том числе органических светоизлучающих диодах OLED [1, 2]. Это связано, в первую очередь, с уникальной структурой ITO/Ag/ITO, в которой тонкие слои благородных металлов используются для увеличения проводимости оксидных слоёв [3, 4], не оказывая критического воздействия на их оптические характеристики. Таким образом, вопрос синтеза трехслойной пленки ITO/Ag/ITO на органических структурах является весьма актуальным в современных исследованиях.

Важным параметром при напылении ITO в условиях комнатной температуры является содержание молекул кислорода в вакуумной камере, варьирование которого позволяет добиться высокого соотношения между оптической прозрачностью и электрической проводимостью структуры без последующего отжига, необходимого для насыщения структуры кислородом. В то же время высокая концентрация кислорода существенно ускоряет процесс деградации слоёв органической структуры, из-за чего необходимо производить точный контроль концентрации кислорода во время процесса напыления. Как было сказано выше, данные структуры могут быть получены при комнатной температуре без последующего отжига, что

ШКОЛ А-КОНФЕРЕНЦИЯ

МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ

L -ПРОХОРОвСКИЕ НЕДЕЛИ-

24-26 октября 2023 г.

особенно важно для органической электроники и позволяет применить массовый производственный метод roll-to-roll. Более того: ITO/Ag/ITO электроды обладают высокой устойчивостью к механической деформации, что позволяет использовать данные структуры в гибкой прозрачной электронике и в полной мере реализовать переход от стеклянных подложек к высокомолекулярным полимерным структурам. Это становится возможным благодаря наличию слоя из пластичного металла, который сохраняет высокую проводимость ITO/Ag/ITO даже при образовании трещин в оксидном слое.

Исходя из данных требований, нами были синтезированы структуры (рис. 1) со следующими монослоями: ITO 35 нм, нанесенный методом постоянного магнетронного напыления в атмосфере, состоящей из Ar(50 см3/мин) + 02(1 см3/мин), и Ag 10 нм, нанесенный электронно-лучевым методом. Их различные комбинации ITO, ITO/Ag, Ag/ITO, ITO/Ag/ITO были составлены из данных слоёв, а напыляемая структура не покидала условия вакуума 1 мТорр на протяжении всего процесса напыления.

НО 1ТО/А9 Ад/1ТО 1ТО/Ад/1ТО 1ТО 1ТО/Ад Ад/1ТО 1ТО/Ад/1ТО

Рис. 1. Оптические (а) и токопроводящие (Ь) свойства покрытий в зависимости от различных структур ITO/Ag/ITO.

Таким образом, проведены исследования синтезированных структур (рис. 1), установлены закономерности трансформации ITO/Ag/ITO структур в открытой и бескислородной атмосферах.

À . ÏSSiS^SSS НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ АКТИВНЫЕ СРЕДЫ И НАНОСТРУКТУРЫ

-ПРОХОРОвСКИЕ НЕДЕЛИ-

Установлены оптимальные соотношения толщины слоев в зависимости от проводимости и коэффициента отражения. Определены условия возникновения профиля шероховатости от метода синтеза ITO/Ag/ITO слоев. Показано увеличение показателя качества FoM на 20 % в сравнении с контрольным образцом и на 40 % в сравнении с однослойным оксидом. Поверхностное сопротивление данных электродов (рис. i (b), «ITO/Ag/ITO) составляет 12,1 ОмЮ с коэффициентом светопропускания равным 7б %, что соответствует требованиям, предъявляемым к современным органическим оптоэоектронным устройствам, таким как OLED дисплеи и элементы солнечных батарей.

Работа подготовлена под руководством д.ф.-м.н. Чаусова Д.Н.

1. Jiang P., Zhu W., Gan Zh., et al. J. Mater. Chem. 2009. 19(26). 45514556.

2. Mann V., Rastogi V. Optics Communications. 2017. 3S7. 202-207.

3. Shumin Y., Wei Zh., Bin X., and Mingyao X. Journal of Physics: Conference Series 2023. 246S. 012005.

4. Bleiji Y., Dieperink M., Schuringa I., et al. RSC Adv. 2023. 13. 64906497.