依照本发明专利技术，提出一种电介质阻挡层。依照本发明专利技术的阻挡层包含用脉冲－ＤＣ、衬底偏压的物理气相沉积法沉积在衬底上的致密化的无定形电介质层，其中致密化的无定形电介质层是阻挡层。依照本发明专利技术的形成阻挡层的方法包括提供衬底，并用脉冲－ＤＣ、偏压、宽靶物理气相沉积方法在衬底上沉积高度致密的、无定形的、电介质材料。而且，该方可以包括在衬底上进行软金属透气处理。这样的阻挡层可以用作电学层、光学层、免疫学层或摩擦层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电介质阻挡膜，具体而言，涉及由高密度光学材料形成的用于光、电、摩擦和可生物植入器件的电介质阻挡膜。
技术介绍
作为用于有机发光二极管(OLED)和其他光学或光电器件的保护层，电介质阻挡层变得日益重要。典型地，电介质阻挡层是具有合适的电、物理和光学性质的沉积薄膜，用于保护和增强其他器件的操作。电介质阻挡层可用于光、电和摩擦器件中。例如，触摸屏显示器需要光学透明保护层来防止大气污染物的透过以及防止物理磨损。许多可用于形成这种电介质层的薄膜沉积技术包括某些形式的离子致密化或者衬底偏压致密化。致密化方法消除了真空沉积、化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)薄膜所典型具有的柱状薄膜结构。众所周知，可以通过安排二级离子源在沉积过程中“轰击”该膜来实现这种致密化。例如，参见W.Essinger“Ion sources for ion beam assisted thin filmdeposition，”Rev.Sci.Instruments(63)11-5217(1992)。还参见Hrvoje Zorc等，Proceedings of the Society of Vacuum Coaters，41stAnnual TechnicalConference Proceedings，243-247，1998，该论文讨论了湿气暴露对电子束蒸发膜(e-束)波长位移的影响。具体而言，Zorc等证明电子束蒸发的膜(e-束膜)与用直接离子束源沉积的e-束膜相比，在25℃下暴露于30％湿度后，前者的波长位移的改善系数为15左右。D.E.Morton等证明了由交替的多层SiO2和TiO2组成的宽带电介质通道滤波器，这些层是用“冷阴极离子源”产生氧离子而沉积的，其目的是提供“作为低折射率材料的二氧化硅和二氧化钛、五氧化钽或者五氧化铌的致密光学膜的湿气稳定叠层”，D.E.Morton等，Proceedings of the Societyof Vacuum Coaters，41届技术年会，1998年4月18～23日。Morton等所述的结果表明如通过在安装于旋转台板上的衬底上沉积的单电介质层的光学性能而测量的，获得了对最高达100％湿度的室温耐湿性。Morton等测试的六种样品的消光系数从0.1变化到1.6ppt，表明在电介质层中存在显著浓度的缺陷或者吸收中心。另外，Morton等没有报道对于离子束能在134～632伏之间和离子束流最大为5安培时，膜厚度或者膜厚度均匀度的数据。因此，Morton等未能描述可以用作光学器件用的良好阻挡层工作的膜。自偏压物理气相沉积，例如离子涂布或者活化反应沉积，是熟知的提供硬耐磨涂层的方法。但是，这些涂层或者是在几百伏偏压下沉积的并用离子流(ion flux)穿透表面以与衬底材料反应形成穿透表面处理，或者它们是离子辅助的，以减少膜的柱状结构。“滤过阴极真空电弧(filtered cathodevacuum arc)”(FCVA-参考文件-http//www.nanofilm-systems.com/eng/fcva_technology.htm)已经被用于从离子流形成致密膜。在这种情况下，产生离子，并且通过磁矢量将其从中性蒸气流分离，使只有带正电荷的物种碰撞衬底。可以预设偏压，以获得从约50伏到几百伏范围的平均平动能。更低的离子能未见报道，原因在于分离和引导具有有用空间电荷密度的低能离子流的问题。尽管由于在高离子能下再溅射而非常粗糙，但是可以用该方法在商业利用的水平上将氧化铝和其他材料例如四面体状碳的硬保护层沉积切削工具和螺旋钻上。由于涂层物种受离子流限制，涂布速度低。最好或者最硬的碳膜通常是用最低沉积速度沉积的，即在直径最大为12”的衬底上的最低沉积速度为0.3纳米/秒。通过将沉积温度升高到230℃以上，用FCVA沉积的ZnO膜的单层膜在600nm波长处的透射率从室温下的约50％增加到80％以上，其中600nm处最大透射率约90％，是在430℃沉积温度而且衬底偏压不超过约50伏下获得的。这种高温处理显示了热退火方法用于修复对膜的离子诱导损伤的用途。对于使用200伏偏压的FCVA沉积而言，透射率得到极大的减小。已经显示用这种方式沉积的FCVA膜是多晶态的。这种FCVA层中表现出的缺陷结构太大而不能形成有效的光学阻挡层。另外，晶体膜的离子溅射依赖于晶体取向，导致更高的表面粗糙度。形成于保护层中的缺陷结构可能降低该层的光学质量，而且还提供了大气污染物扩散通过该层的路径，从而损害该层的保护性。离子偏压膜已经显示出朝着提供用于保护电子和光学膜，例如光电膜、半导体膜和电致发光膜的满意阻挡层目标的显著进步。特别是用这种膜可以保护使用钙或者其他非常活泼金属掺杂的电极和其他吸湿性或活性材料的有机发光二极管。但是，据报道迄今为止的大多数偏压方法，滤过的阴极真空电弧涂层技术或者FCVAC法，制造的膜的粒子密度大于约1个缺陷/平方厘米。可能该方法中使用的该电压下的高再溅射速度造成表面粗糙化。当然，粒子的存在表示有缺陷，通过该缺陷，水蒸汽或者氧的扩散可以进行。用FCVAC法形成的表面的粗糙度同样也影响应力和形态，并且影响透明度，以及折射系数的均匀度。再溅射膜可以从处理室罩上剥落，或者被离子束方法中存在的大电场拉到膜表面。在任一情况下，对于大于膜厚度的粒子粒子缺陷密度也决定了针孔密度或者由膜的不连续沉积造成的其他缺陷，这种不连续沉积是因为视线膜(line of sight films)不能涂覆大于膜厚度的粒子，更不用说大小超过膜厚度许多倍的粒子。在粒子-偏压或者自-偏压能超过几个电子伏特的情况下，参与偏压处理的离子的平动能可能超过膜的化学结合能。于是，撞击离子既可能向上散射已有膜的原子，又可能向后溅射已有膜的原子。同样，参与离子可能被吸附到生长膜中，也可能从膜表面散射或吸附。已有膜的溅射和从已有膜的散射在与水平方向成约45°的入射角下都是优选的。在大多数离子涂层方法中，离子束是沿着法线入射到所涂表面上的。但是，正如所指出的，在超过化学阈值的离子能下，特别是在超过约20伏的能量下，超过化学结合能的离子能所造成的膜或者衬底的损害是显著的，并且导致表面粗糙，增强的光吸收特性和产生缺陷。在FCVA方法的情况下，粗糙度是膜厚度的递增函数，从50纳米膜的约0.2纳米粗糙度增加到400纳米Cu膜的约3纳米粗糙度，表明由于被自偏入射的铜离子的区别溅射，多晶铜表面基本上是粗糙的。这样的膜将散射光，特别是在具有不同折射系数的两层之间的界面处。至今，还没有发现FCVA制造的膜的阻挡或者电介质性。沉积膜的充电也是离子束沉积电介质的一个特殊问题。例如，至今已知没有低温电介质，也没有离子束电介质已经显示出能够提供晶体管栅极层所需的电质量。离子束将带电的离子嵌入膜中，导致大的负平面带电压和电场，这些在低于约450℃的温度下不能被钝化。电介质层表面电荷导致电容的缓慢积聚，阻止了在晶体管应用中灵敏地开始传导。因此，没有这样沉积的低温电介质，无论偏压还是未偏压的，被提出用于低温晶体管应用，或者是现今已知的。所以，存在对在光、电、摩擦和生物医学应用中用作阻挡层的高质量致密电介质层的需求。
技术实现思路
依照本专利技术，提出由金属氧化物层形成本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电介质层，该层包含： 以脉冲－ＤＣ、衬底偏压的物理气相沉积法沉积在衬底上的致密化的无定形电介质层， 其中致密化的无定形电介质层是阻挡层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-2-27 60/451,178;US 2003-9-25 60/506,1281.一种电介质层，该层包含以脉冲-DC、衬底偏压的物理气相沉积法沉积在衬底上的致密化的无定形电介质层，其中致密化的无定形电介质层是阻挡层。2.权利要求1的层，其中沉积是用大面积靶进行的。3.权利要求1的层，其中阻挡层还是光学层。4.权利要求3的层，其中阻挡层包括TiO2层。5.权利要求3的层，其中阻挡层包括氧化铝/二氧化硅层。6.权利要求3的层，该层还包括软金属透气处理。7.权利要求6的层，其中软金属透气处理是铟-锡蒸气处理。8.权利要求1的层，其中阻挡层还是电学层。9.权利要求8的层，其中阻挡层包括电容层。10.权利要求9的层，其中电容层是TiO2层。11.权利要求9的层，其中电容层是氧化铝/二氧化硅层。12.权利要求8的层，其中阻挡层包括电阻层。13.权利要求12的层，其中电阻层是铟-锡金属或者氧化物。14.权利要求8的层，该层还包括软金属透气处理。15.权利要求14的层，其中软金属透气处理是铟-锡蒸气处理。16.权利要求1的层，其中阻挡层包括摩擦层。17.权利要求16的层，其中摩擦层是TiO2层。18.权利要求16的层，其中摩擦层是氧化铝/二氧化硅。19.权利要求16的层，该层还包括软金属透气处理。20.权利要求19的层，其中软金属透气处理是铟-锡蒸气处理。21.权利要求1的层，其中阻挡层是生物免疫相容层。22.权利要求1的层，其中生物免疫相容层是TiO2层。23.权利要求21的层，该层还包括软金属透气处理。24.权利要求23的层，其中软金属透气处理是铟-锡蒸气处理。25.权利要求1的层，其中电介质膜是TiO2。26.权利要求1的层，其中用于形成电介质膜的靶含...
【专利技术属性】
技术研发人员：穆昆丹纳拉西姆汉，理查德E德马雷，彼得布鲁克斯，
申请(专利权)人：希莫菲克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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