캡슐화

캡슐화

OLED용 산화 알루미늄(Al2O3)/ZrO2 나노 라미네이트 필름 - 참조: Meyer, J. et al. Appl Phys Lett 94, 233305 (2009).

캡슐화 및 배리어 레이어는 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)의 가장 놀라운 성공 사례 중 하나이며, 현재는 OLED 또는 플렉시블 전자장치와 같은 엄격한 응용 분야를 충족하기 위해 생산에 사용되고 있습니다. 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)은 독특하게 밀집된 pinhole-free films를 제공하여 고품질 초박형 모이스처 배리어 레이어와 산화 방지 필름을 생산할 수 있는 기법입니다. 원자층 두께 제어를 통해 나노라미네이트 필름을 증착할 수 있는 능력을 덕분에 1E-6 g/m2/일 미만의 물 투과율을 갖는 탁월한 투과 성능을 달성할 수 있는 반면 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)의 우수한 컨퍼멀 특성으로 복잡한 3D 나노 및 미세 구조에서도 완전한 커버리지를 제공하여 MEMS/NEMS 응용 분야에 매우 적합합니다. 필름 특성은 또한 광학적으로 투명하고 눈에 투명하게 유지되도록 조정될 수 있으며, 이는 귀금속 및 인공물을 보호하기 위해 코팅하기에 매우 좋습니다.

박막 캡슐화

Veeco Cambridge Nanotech는 캡슐화 및 배리어 레이어를 위한 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 필름의 개발의 선두에 서 있습니다. Savannah® 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 플랫폼에 대한 Carcia와 Meyer의 선구자적 작업은 1E-6g/m2/일 미만의 물 투과율을 가진 가장 엄격한 캡슐화 요건을 충족할 수 있는 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)의 잠재력을 입증했습니다. 당사의 과학자들은 무기 산화물 매트릭스에서 알루콘이나 지르콘과 같은 유기층을 통합하는 MLD(분자 층 증착)에 의해 증착된 하이브리드 유기/무기 필름을 개발하는 데 오랜 경험을 가지고 있습니다. 이러한 하이브리드 물질은 여전히 우수한 불투과성을 보장하면서 보다 유연한 필름을 제공할 수 있습니다.

이러한 필름의 낮은 열 예산 및 초박형 특성은 PEN 또는 PET와 같은 유기 substrate 에서 OLED나 플렉시블 전자장치 응용 분야와 같은 가장 엄격한 응용 분야에 중요한 것으로 입증되었습니다.

원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)에 의한 캡슐화는 금속 상에 우수한 산화 배리어를 제공할 수 있으며, 주화, 인공물 및 기타 산화-민감성 재료를 보호하는 데 성공적으로 사용되어 왔습니다.

캡슐화를 위한 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 이점

  • 원자 두께 제어 및 컨퍼멀 특성
    복잡한 3D 나노 구조에서도 탁월한 균일성과 컨포멀 특성을 갖는 증착물 서브-µm 나노라미네이트 산화물
  • 고밀도 pinhole-free films
    WVTR이 1E-6 g/m2/일 미만인 박막 달성
  • 낮은 열 예산
    원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 필름은 유기 전자장치 응용 분야에 적합하게 100˚C 미만에서 증착될 수 있습니다
  • 생산 준비
    R&D에서 개발한 필름은 쉽게 생산으로 확장됩니다

원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 박막은 50nm 보다 얇은 필름에 대해 1E-6 g/m2/일 미만의 수증기 투과율을 가지고 OLED와 같은 가장 엄격한 응용 분야를 만족시키기 위해 최적의 수분 장벽 필름을 제공할 수 있습니다.

참조: Advanced Materials 2009, 21, 1845-1849

MEMS 및 OLED 패키징에 고급 박막 배리어가 필요합니다. 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)은 우수한 컨퍼멀 특성과 두께 제어를 통해 초박형 캡슐화를 제공할 수 있어 유연한 전자장치에 적합한 기법입니다.

원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)은 산화 알루미늄(Al2O3)의 탁월한 수분 배리어 성능을 수상 환경에서 HfO2, ZrO2 또는 SiO2와 같은 대체 산화물의 내부식성 특성과 결합하기 위해 다중 성분 나노라미네이트 산화물을 증착할 수 있습니다.

저비용 OLED를 위한 캡슐화로 Savannah®에서 80˚C로 증착된 나노라미네이트 산화물.

  1. Meyer, J., et al. (2009) Applied Physics Letters, 94(23), 233305
  2. Meyer, J., et al. (2009) Advanced Materials, 21(18), 1845–1849

수증기 투과율(WVTR)에 대한 층 두께의 영향. 80˚C에서 40nm 필름에 대한 3.2E-4 g/m2/일의 WVTR은 실온에서 8.7E-7 g/m2/일에 해당합니다.

참조: Meyer, J., et al. Applied Physics Letters, 96, 243308 (2010).

원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)에 의한 캡슐화는 광범위한 응용에 사용될 수 있습니다. 상기 예에서, HfO2는 장치로부터 2D MoS2 기반 센서를 보호하는 동시에 장치의 반응성과 민감도를 유지하는 데 사용됩니다.

참조: Kufer, D. & Konstantatos, G. Nano Lett 15, 7307–7313 (2015).

원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)은 귀금속 및 인공물에 비용 효과적인 변색 방지 코팅제를 제공하기에 이상적입니다. 이 기술은 비용 효과적인 솔루션에서 생산 요구 사항을 충족시키기 위해 쉽게 확장될 수 있습니다.

7-10 nm 산화 알루미늄(Al2O3)/ZRo2 나노라미네이트가 GaAs 광형광 나노캐비티 프로브에 증착됩니다. 상기 장치는 단일 셀을 탐색하는 데 사용되며, 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 나노라미네이트는 장치 반응을 변경하지 않고 수성 매체에서 광-유도 산화를 방지합니다다.

Shambat, G. et al. Single-cell Photonic Nanocavity Probes. Nano Lett 130206113907001 (2013)

Veeco CNT 플랫폼에서 수행된 캡슐화 필름에 대한 출판물 리뷰 보기

 

 

참고 자료 – Veeco CNT ALD 플랫폼에서 최근 발표된 연구 결과

  1. Wegler, B. et al., (2014). Influence of PEDOT:PSS on the effectiveness of barrier layers prepared by atomic layer deposition in organic light emitting diodes. JVST A, 33(1) 01A147.
  2. Warnat, S., Forbrigger, C., Hubbard, T., Bertuch, A., & Sundaram, G.(2014). Thermal MEMS actuator operation in aqueous media/seawater: Performance enhancement through atomic layer deposition post processing of PolyMUMPs devices. JVST A, 33(1), 01A126. doi:10.1116/1.4902081
  3. Carcia, P. F et al.,. (2013). Effect of early stage growth on moisture permeation of thin-film Al2O3 grown by atomic layer deposition on polymers. JVST A, 31(6), 061507. doi:10.1116/1.4816948
  4. Clark, M. D., et al., Ultra-thin alumina layer encapsulation of bulk heterojunction organic photovoltaics for enhanced device lifetime. Organic Electronics, 15(1), 1–8. doi:10.1016/j.orgel.2013.10.014
  5. Carcia, P. F. et al. (2012). Permeability and corrosion in ZrO2/Al2O3 nanolaminate and Al2O3 thin films grown by atomic layer deposition on polymers. JVSTA, 30(4), 041515–041515–5. doi:10.1116/1.4729447
  6. Carcia, P. F., MClean, R. S., Sauer, B. B., & Reilly, M. H.(2011). Atomic Layer Deposition Ultra-Barriers for Electronic Applications—Strategies and Implementation, 11(9), 7994–7998. doi:10.1166/jnn.2011.5075
  7. Chang, C.-Y., & Tsai, F.-Y. (2011). Efficient and air-stable plastics-based polymer solar cells enabled by atomic layer deposition. Journal of Materials Chemistry, 21(15), 5710. doi:10.1039/c0jm04066e
  8. Carcia, P. F. et al. (2010). Encapsulation of Cu(InGa)Se2 solar cell with Al2O3 thin-film moisture barrier grown by atomic layer deposition. Solar Energy Materials and Solar Cells, 94(12), 2375–2378. doi:10.1016/j.solmat.2010.08.021
  9. Carcia, P. F. et al. (2010). Permeation measurements and modeling of highly defective Al2O3 thin films grown by atomic layer deposition on polymers. Applied Physics Letters, 97(22), 221901. doi:10.1063/1.3519476
  10. Meyer, J., al., (2010).The origin of low water vapor transmission rates through Al2O3/ZrO2 nanolaminate gas-diffusion barriers grown by atomic layer deposition. Applied Physics Letters, 96(24), 243308–243308–3.
  11. Sarkar, S. et al., (2010). Encapsulation of organic solar cells with ultrathin barrier layers deposited by ozone-based atomic layer deposition. Organic Electronics, 11(12), 1896–1900. doi:10.1016/j.orgel.2010.08.020
  12. Meyer, J. et al., (2009). Al2O3/ZrO2 Nanolaminates as Ultrahigh Gas-Diffusion Barriers-A Strategy for Reliable Encapsulation of Organic Electronics. Advanced Materials, 21(18), 1845–1849. doi:10.1002/adma.200803440
  13. Meyer, J., et al. (2009). P-157: Highly-Efficient Gas Diffusion Barriers Based on Nanolaminates Prepared by Low-Temperature ALD. SID Symposium Digest of Technical Papers, 40(1), 1706. doi:10.1889/1.3256661
  14. Meyer, J., et al.(2009c). Reliable thin film encapsulation for organic light emitting diodes grown by low-temperature atomic layer deposition. Applied Physics Letters, 94(23), 233305. doi:10.1063/1.3153123
  15. Chang, C.-Y., et al., Thin-film encapsulation of polymer-based bulk-heterojunction photovoltaic cells by atomic layer deposition. Organic Electronics, 10(7), 1300–1306. doi:10.1016/j.orgel.2009.07.008
  16. Görrn, P., Riedl, T., Kowalsky, W.(2009). Encapsulation of Zinc Tin Oxide Based Thin Film Transistors. The Journal of Physical Chemistry C, 113(25), 11126–11130. doi:10.1021/jp9018487
  17. Kim, N. (2009). Fabrication and characterization of thin-film encapsulation for organic electronics. PhD Dissertation, Georgia Tech – http://hdl.handle.net/1853/31772
  18. Kim, N. et al., (2009). A hybrid encapsulation method for organic electronics. Applied Physics Letters, 94(16), 163308. doi:10.1063/1.3115144
  19. Potscavage, W. J., Yoo, S., Domercq, B., & Kippelen, B., (2007). Encapsulation of pentacene/C60 organic solar cells with Al2O3 deposited by atomic layer deposition. Applied Physics Letters, 90(25), 253511. doi:10.1063/1.2751108