本發(fā)明涉及光電器件，尤其涉及有機(jī)單晶薄膜水汽透過(guò)率的測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，移動(dòng)終端技術(shù)逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚墓ぞ?，作為新型顯示技術(shù)之一的有機(jī)發(fā)光二極管(oled)，以其輕薄、低功耗、高對(duì)比度和可彎折等特性，成為發(fā)展高性能和低成本移動(dòng)終端的關(guān)鍵技術(shù)。然而，為了達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用的要求，oled器件需要同時(shí)滿足高效率和長(zhǎng)壽命。oled器件結(jié)構(gòu)中采用的有機(jī)材料對(duì)水汽和氧氣都非常敏感，極易被氧化并生成羰基化合物，從而降低電致發(fā)光效率，同時(shí)也會(huì)與水汽作用發(fā)生潮解并產(chǎn)生黑點(diǎn)，影響導(dǎo)電性能，使得器件穩(wěn)定性降低。針對(duì)這一技術(shù)問(wèn)題，產(chǎn)業(yè)界常結(jié)合多種封裝技術(shù)(物理法、化學(xué)法、復(fù)合封裝法)，將oled器件與環(huán)境隔離，以防水汽和氧氣的侵入和滲透，來(lái)提高和延長(zhǎng)oled器件工作穩(wěn)定性和壽命。然而，為保證器件具有更高的使用壽命，一般封裝薄膜的水氧阻隔能力需達(dá)到10-6g·m-2·d-1，才能起到對(duì)器件的有效保護(hù)作用。為了達(dá)到這一指標(biāo)，無(wú)疑將對(duì)封裝工藝的技術(shù)水平提出更高的要求，同時(shí)也將極大提高oled器件的生產(chǎn)和制造成本。

2、從晶體形態(tài)學(xué)角度區(qū)分，有機(jī)半導(dǎo)體材料可以分為晶態(tài)和非晶態(tài)兩種形態(tài)，晶態(tài)又包括單晶和多晶兩種。受限于傳統(tǒng)oled器件制備工藝，目前oled器件中的薄膜多以非晶態(tài)為主，而非晶態(tài)薄膜內(nèi)分子排布無(wú)序、雜質(zhì)和缺陷含量高，易與空氣中的氧氣和水汽反應(yīng)，導(dǎo)致材料氧化和降解，嚴(yán)重影響器件的工作穩(wěn)定性和壽命。相比于非晶態(tài)材料，有機(jī)單晶材料內(nèi)分子規(guī)則排布、雜質(zhì)和缺陷含量低，晶體內(nèi)分子成緊密堆積，分子間受π-π相互作用產(chǎn)生較強(qiáng)的分子間作用力，將有效阻擋水汽和氧氣的侵入和滲透，具有較理想的水氧阻隔能力，并可獲得遠(yuǎn)高于非晶態(tài)材料的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，這為實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定長(zhǎng)壽命oled器件提供新的思路。

3、檢查材料對(duì)于水汽和氧氣的阻隔能力，通常用水汽穿透率來(lái)表示材料阻隔水氧效果的好壞。水汽透過(guò)率(wvtr)是衡量和評(píng)價(jià)材料水氧阻隔性能好壞的主要參數(shù)，高精度wvtr測(cè)試方法是研究有機(jī)單晶水氧阻隔能力的基礎(chǔ)。目前，常用來(lái)進(jìn)行水氧阻隔能力測(cè)試的方法有鈣法、庫(kù)倫電量法和重水法等，其中鈣法測(cè)試因其高精度的特點(diǎn)被廣泛普及和應(yīng)用。該方法利用鈣為活潑金屬的特性，對(duì)水氧非常敏感，接觸空氣后易氧化，鈣與空氣中的h2o和o2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后生成ca(oh)2與cao，其電導(dǎo)率遠(yuǎn)低于金屬ca，測(cè)試的電阻值會(huì)隨著鈣的腐蝕程度而變化，進(jìn)而評(píng)價(jià)材料的水氧阻隔能力。但由于有機(jī)單晶薄膜材料具有易碎、致柔且對(duì)有機(jī)溶劑敏感等性質(zhì)，導(dǎo)致其難于加工制備，不適用于傳統(tǒng)鈣法測(cè)試，如何精準(zhǔn)衡量和評(píng)價(jià)有機(jī)單晶水氧阻隔能力是亟需解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供有機(jī)單晶薄膜水汽透過(guò)率的測(cè)試方法，利用物理氣相傳輸法制備了大面積的有機(jī)單晶，而后通過(guò)結(jié)合模板剝離法以及真空蒸鍍薄膜的手段，將ca層置于有機(jī)單晶層之下，并且通過(guò)兩側(cè)蒸鍍的電極連接ca電極，通過(guò)結(jié)合模板剝離法和鈣腐蝕方法對(duì)有機(jī)單晶材料進(jìn)行水汽滲透定量分析，并測(cè)量了多種有機(jī)單晶材料的水汽透過(guò)率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了有機(jī)單晶薄膜水汽透過(guò)率的測(cè)試方法，包括如下步驟：

3、s1、有機(jī)單晶的生長(zhǎng)制備，稱(chēng)量3至5毫克的有機(jī)單晶材料粉末，放置于雙溫區(qū)石英管式爐中，分別設(shè)定升華區(qū)與結(jié)晶區(qū)的溫度，并規(guī)劃好單晶的生長(zhǎng)時(shí)間周期，向石英管式爐內(nèi)通入流速恒定且高純度的惰性氣體，利用物理氣相傳輸法作為核心生長(zhǎng)機(jī)制，持續(xù)3小時(shí)的生長(zhǎng)過(guò)程，在石英管的內(nèi)壁上生長(zhǎng)出薄片狀的有機(jī)單晶材料；

4、s2、襯底預(yù)處理，將經(jīng)過(guò)清洗劑徹底清潔的襯底放置于潔凈的培養(yǎng)皿中央，利用移液槍精準(zhǔn)的在培養(yǎng)皿中心位置滴加疏水修飾劑，并立即蓋上培養(yǎng)皿的蓋子進(jìn)行密封，將此裝有疏水修飾劑和襯底的培養(yǎng)皿放于真空烘箱中，利用真空環(huán)境促進(jìn)疏水修飾劑的快速揮發(fā)，同時(shí)這一過(guò)程對(duì)襯底表面進(jìn)行有效的疏水化處理，處理完成后，將經(jīng)過(guò)疏水修飾的襯底按照既定順序，先后浸入甲苯、丙酮、乙醇和去離子水中進(jìn)行超聲清洗，每個(gè)清洗步驟維持10-30分鐘，以確保徹底去除表面殘留物和雜質(zhì)，利用純凈的氮?dú)鈱?duì)清洗后的襯底進(jìn)行吹干，完成整個(gè)修飾和清洗流程；

5、s3、有機(jī)單晶水汽透過(guò)率的測(cè)試方法，先將有機(jī)單晶挑至襯底上再通過(guò)圖案化金屬掩膜蒸鍍ca層，蒸鍍ag層，轉(zhuǎn)寫(xiě)后測(cè)試。

6、優(yōu)選的，步驟s1中，雙溫區(qū)石英管式爐中升華區(qū)溫度和結(jié)晶區(qū)溫度分別為270-380℃和240-340℃，生長(zhǎng)時(shí)間為2-3小時(shí)，惰性氣體為氬氣，流速為30-40ml/min。

7、優(yōu)選的，步驟s1中，有機(jī)單晶材料為1,4-雙(4-甲基苯乙烯基)苯或2,6-二苯基蒽。

8、優(yōu)選的，步驟s2中，襯底為單面拋光si襯底，尺寸為1.4cm×1.6cm；清洗劑為丙酮、乙醇以及異丙醇，疏水修飾劑為十八烷基三氯硅烷，用量為10-30μl，修飾溫度為60℃，時(shí)間為4小時(shí)，真空烘箱真空度為0.1mpa。

9、優(yōu)選的，步驟s3的具體操作為：

10、首先，將步驟s1生長(zhǎng)得到的薄片狀有機(jī)單晶材料用鑷子轉(zhuǎn)移到步驟s2疏水預(yù)處理的襯底上；在貼附有有機(jī)單晶的襯底上覆蓋有機(jī)層掩膜板，對(duì)于鈣腐蝕電學(xué)測(cè)試，使用有機(jī)單晶材料對(duì)金屬ca薄膜進(jìn)行封裝。

11、優(yōu)選的，封裝的操作為：

12、將有機(jī)單晶材料轉(zhuǎn)移到預(yù)處理的襯底上，然后通過(guò)掩膜蒸鍍分別在有機(jī)單晶材料上沉積80nm的ag引出電極和100nm的ca電極，鈣電極的尺寸為0.5mm長(zhǎng)、1mm寬，再利用noa63光刻膠將器件整體轉(zhuǎn)移至玻璃襯底上，通過(guò)測(cè)量金屬ca薄膜的電阻變化，計(jì)算出滲透過(guò)有機(jī)單晶材料的水汽的含量，從而確定有機(jī)單晶材料的水汽透過(guò)率，計(jì)算公式如下：

13、wvtr＝-n·m(h2o)/m(ca)·δca·ρca·l/a·d(1/r)/dt；

14、其中n代表著h2o和ca的反應(yīng)比，m(h2o)和m(ca)分別表示h2o和ca的摩爾質(zhì)量，δca是ca的密度，ρca表示ca的電阻率，l和a分別表示金屬ca薄膜長(zhǎng)度和寬度，r是金屬ca薄膜的電阻。

15、優(yōu)選的，ca電極厚度為80nm，蒸鍍速率為ag電極厚度為200nm，蒸鍍速率為

16、本發(fā)明采用上述有機(jī)單晶薄膜水汽透過(guò)率的測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是：

17、有機(jī)單晶材料作為一種具有水汽阻隔能力的材料，通過(guò)測(cè)量鈣薄膜在更多時(shí)刻的剩余厚度來(lái)計(jì)算封裝薄膜的水汽透過(guò)率；有機(jī)單晶作為一種片狀材料，難以制備鈣腐蝕測(cè)試器件，通過(guò)模板剝離法的改進(jìn)，能夠制作用于測(cè)量鈣腐蝕的器件，采用載流子遷移率高的有機(jī)單晶作為水氧阻隔層能夠提升器件的電流效率和工作穩(wěn)定性。

18、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.有機(jī)單晶薄膜水汽透過(guò)率的測(cè)試方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)單晶薄膜水汽透過(guò)率的測(cè)試方法，其特征在于：步驟s1中，雙溫區(qū)石英管式爐中升華區(qū)溫度和結(jié)晶區(qū)溫度分別為270-380℃和240-340℃，生長(zhǎng)時(shí)間為2-3小時(shí)，惰性氣體為氬氣，流速為30-40ml/min。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)單晶薄膜水汽透過(guò)率的測(cè)試方法，其特征在于：步驟s1中，有機(jī)單晶材料為1,4-雙(4-甲基苯乙烯基)苯或2,6-二苯基蒽。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)單晶薄膜水汽透過(guò)率的測(cè)試方法，其特征在于：步驟s2中，襯底為單面拋光si襯底，尺寸為1.4cm×1.6cm；清洗劑為丙酮、乙醇以及異丙醇，疏水修飾劑為十八烷基三氯硅烷，用量為10-30μl，修飾溫度為60℃，時(shí)間為4小時(shí)，真空烘箱真空度為0.1mpa。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)單晶薄膜水汽透過(guò)率的測(cè)試方法，其特征在于，步驟s3的具體操作為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有機(jī)單晶薄膜水汽透過(guò)率的測(cè)試方法，其特征在于，封裝的操作為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)單晶薄膜水汽透過(guò)率的測(cè)試方法，其特征在于：ca電極厚度為80nm，蒸鍍速率為ag電極厚度為200nm，蒸鍍速率為

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于光電器件技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了有機(jī)單晶薄膜水汽透過(guò)率的測(cè)試方法，包括如下步驟：有機(jī)單晶的生長(zhǎng)制備，稱(chēng)量有機(jī)單晶材料粉末，放置于雙溫區(qū)石英管式爐中，利用物理氣相傳輸法作為核心生長(zhǎng)機(jī)制，在石英管的內(nèi)壁上生長(zhǎng)出薄片狀的有機(jī)單晶材料；襯底預(yù)處理，利用純凈的氮?dú)鈱?duì)清洗后的襯底進(jìn)行吹干，完成整個(gè)修飾和清洗流程；有機(jī)單晶水汽透過(guò)率的測(cè)試方法。本發(fā)明采用上述的有機(jī)單晶薄膜水汽透過(guò)率的測(cè)試方法，利用物理氣相傳輸法制備了大面積的有機(jī)單晶，將Ca層置于有機(jī)單晶層之下，并且通過(guò)兩側(cè)蒸鍍的電極連接Ca電極，通過(guò)結(jié)合模板剝離法和鈣腐蝕方法對(duì)有機(jī)單晶材料進(jìn)行水汽滲透定量分析。

技術(shù)研發(fā)人員：馮晶,丁然,李蘇恒,葉高達(dá),張虎,劉岳峰,畢宴鋼,銀達(dá)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9