真空蒸发沉积制备酞菁铜薄膜及其结构研究

• 作 者: 谭纪振
• 机 构: 云南大学
• 出 处: 云南大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 酞菁铜薄膜 薄膜生长 结构表征 退火性能

酞菁铜(CuPc)作为一种P型有机半导体材料以其优异的物理和化学特性无论是在有机发光器件(OLED)、有机太阳能电池,还是在气体传感器中都有广泛的应用。CuPc薄膜的制备工艺决定其结构和性能,也影响着它在器件中的应用,因此,有关CuPc薄膜的制备及结构研究显得尤其重要。　　
本文以CuPc薄膜在有机发光器件中的应用为牵引,用真空蒸发沉积的方法在ITO玻璃和Al2O3衬底上制备CuPc薄膜,并用XRD、XPS、AFM和SEM等多种现代分析测试方法对其结构和热稳定性进行表征,研究结果表明:　　
(1)以CuPc粉末为原料,利用高真空三腔室薄膜沉积系统在室温下分别在ITO玻璃衬底和Al2O3衬底上,分别以0.1(A)/s、1(A)/s、5(A)/s的沉积速率制备了厚度为10nm、50nm、100 nm、150nm的CuPc薄膜。实验发现CuPc薄膜在高真空条件下(6.5×10-5 pa)稳定生长。　　
(2)不同衬底、不同膜厚和不同沉积速率等薄膜制备工艺参数对CuPc薄膜结构均有影响。研究表明:ITO玻璃衬底比Al2O3衬底表面粗糙,对CuPc薄膜生长影响较大,但随着厚度的增加,衬底对薄膜的影响变小;薄膜厚度增加,晶粒尺寸变大;而沉积速率的增大,晶粒尺寸变小,晶粒密度增大。　　
(3) CuPc薄膜为α-CuPc晶型,其2倍衍射角2θ为6.9。,晶面间距d为1.28nm。经过退火处理后的CuPc薄膜晶粒尺寸变大,当退火温度为250℃时,Al2O3衬底上的薄膜发生相变,由亚稳定型的α-CuPc转变为稳定型的β-CuPc,其形状由竖立的柱状转变为平坦的岛状。　　
(4) CuPc薄膜的形成包括CuPc分子在衬底表面的吸附、扩散、形核、晶粒长大及其毗连成膜的过程。薄膜生长模式分为单层生长、三维形核生长、层状生长上形核生长三种,用真空蒸发沉积方式制备CuPc薄膜由于沉积速率快,表面晶格常数不匹配,所以大多以三维形核生长并形成岛状结构。