CC BY
78
ПЛЕНКА ZNO ДЛЯ БОЛЬШЕЭКРАННЫХ ДИСПЛЕЕВ
К.А. Огурцов, И.В. Фомин, В.В. Бахметьев, А.А. Ерузин (Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)) Научный руководитель - к.х.н., доцент М.М. Сычев (Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет))
В статье говорится об изготовлении пленочного покрытия ZnO для применения в больших дисплеях. Пленки имеют хороший коэффициент пропускания света и высокую проводимость, устойчивую в течение долгого времени и при увеличении температуры.
Введение
Благодаря развитию современных дисплеев и устройств оптоэлектроники необходимо развивать технологию изготовления для большой области прозрачных проводящих оксидных (ППО) пленок. Оксид цинка - один из перспективных материалов для таких покрытий [1]. Об изготовлении проводящих пленок ZnO сообщалось ранее, используя химическое осаждение из паровой (газовой) фазы, окисление металлических цинковых пленок, магнетронное распыление и т.д. [2-4]. В этом докладе мы сообщаем об электродуговом осаждении большой области пленочного покрытия ZnO для применения в дисплеях.
Эксперимент
Пленки ZnO были нанесены на стеклянную подложку, используя установку дугового разряда «Булат ННВ-6.6И1», ее схема показана на рис. 1. Коэффициент пропускания готовых пленок был измерен спектрофотометром SF-46. Сопротивление было измерено при помощи мультиметра Master Professional М-890в+. Используя готовые пленки, были изготовлены порошковые электролюминесцентные устройства переменного тока (ACPEL), и их яркость была измерена радиометром IL 1700.
Рис. 1. Схема аппарата «Булат ННВ-6.6И1»: 1 - вакуумная камера; 2 - испаритель;
3 - полый катод; 4 - подложка; 5 - спиральный катод; 6 - вакуумная система; 7 - поворотное устройство; 8 - источник питания испарителя; 9 - источник питания; 10 - источник высокого напряжения; 11 - вакуумметр; 12а - термопара; 12б - ионизационный манометр; 13 - игольчатый клапан
Результаты и их обсуждение
Готовые пленки с толщиной вплоть до 1,2 мкм имеют хороший коэффициент пропускания света в видимой области спектров, см. рис. 2.
Рис. 2 Коэффициент пропускания света стекла с покрытием 7пО
В то же время край полосы поглощения для образцов стекол с покрытием ZnO сдвигается от 300 нм для непокрытого стекла до 370 нм для стекла, покрытого 1,2 мкм пленкой оксида цинка (рис. 3). Поэтому пленки могут использоваться как ограничивающие фильтры в УФ-области с критической длиной волны, регулируемой толщиной пленки. Но в диапазоне 400-800 нм коэффициент пропускания света приблизительно 80%, что является достаточным для применения в дисплеях.
2 390 х
| 370 х
(U
350
я
ё ззо
с
3 310 о
о 290 -
с
я
J 270 -
Рис. 3. Граница полосы поглощения в зависимости от толщины пленки ZnO
Сопротивление пленок уменьшается с 1 кОм для 140 нм пленок к 300 Ом и 100 Ом для пленок с толщиной 300 и 700 нм соответственно, рис. 4. Таким образом, удельная проводимость соответствует требованиям необходимым для изготовления индикаторных устройств.
В этом исследовании порошковые электролюминесцентные (ЭЛ) устройства были изготовлены с использованием стеклянных подложек, покрытых ZnO. ZnS:Cu порошок люминофора (E-515, Luminophor JSC) был смешен с полимерным раствором и гомогенизирован перемешиванием. Затем ЭЛ слои были отлиты на стеклянную подложку при
помощи фильеры и высушены. После этого защитный слой и слой А1 электрода были изготовлены отливкой и вакуумным парообразованием соответственно. В результате была получена зависимость ЭЛ яркости относительно толщины слоя оксида цинка, рис. 5.
R, Ом
0 0.2 0.4 0.6 0.8
Толщина пленки, мкм
Рис. 4. Сопротивление стекол, покрытых ZnO, в зависимости от толщины пленки
Рис. 5. Яркость электролюминесцентных устройств в зависимости от толщины слоя ZnO
Можно видеть, что весьма тонкие слои (приблизительно 300 нм) обеспечивают яркую электролюминесценцию. Более толстые пленки имеют лучшую удельную проводимость и не слишком низкий коэффициент пропускания света, но не имеют самовосстанавливающихся свойств, которые имеют более тонкие пленки. Пленки с толщиной приблизительно 300 нм могут излечить пробои и таким образом поддерживать высокую ЭЛ яркость. Удельная проводимость и оптические свойства разработанных пленок оксида цинка весьма устойчивы в течение долгого времени и при повышении температуры.
Заключение
Прозрачные проводящие пленки 2п0 были нанесены на стеклянную подложку и использовались для изготовления электролюминесцентных устройств. Установлено,
что оптимальная толщина пленки - приблизительно 300 нм, и пленки имеют самовосстанавливающиеся свойства.
Пленки могут также использоваться как ограничивающие фильтры в УФ-области с критической длиной волны, регулируемой толщиной пленки.
Литература
1. T. Minami, T. Miyata and Y. Ohtani. New Techniques for Producing AZO Thin Films. Suitable for ITO Transparent Electrode Applications in LCDs. // SID 06 Digest. - 2006. -470-473.
2. T.M. Barnes, S. Hand, J. Leaf, and C.A. Woldena. ZnO synthesis by high vacuum plasmaassisted chemical vapor deposition using dimethylzinc and atomic oxygen. // J. Vac. Sci. Technol. A - 2004. - 22 (5). - 2118-2125.
3. Ya.I. Alivova, A.V. Chernykha, M.V. Chukichevb, R.Y. Korotkovc. Thin polycrystalline zinc oxide films obtained by oxidation of metallic zinc films. // Thin Solid Films. -2005.- 473. - 241-246.
4. M. Sanmyo, Y. Tomita, K. Kobayashi. Preparation of zinc oxide films containing Be and N atoms by radio frequency magnetron sputtering. // Thin Solid Films. - 2005. - 472. -189-194.
