研究目的
开发并表征先进的薄型气体阻隔薄膜，该薄膜由基于原子层沉积（PEALD）的Al2O3层与有机-无机纳米杂化层交替构成，旨在提升水蒸气阻隔性能、耐腐蚀性、附着力、柔韧性及光学透过率，适用于有机电子器件等领域。
研究成果
基于等离子体增强原子层沉积（PEALD）的Al2O3/O-I纳米杂化气体阻隔膜展现出卓越性能：超低水蒸气透过率、高渗透活化能、优异光学透明性及良好柔韧性，适用于有机电子器件封装。热力学稳定的Al-O-Si键形成增强了抗腐蚀性与附着力。
研究不足
该研究仅限于特定材料和条件；能否扩展至工业规模以及在不同环境条件下的长期稳定性可能需要进一步研究。加速老化测试可能无法完全复现现实场景。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用基于PEALD的Al2O3与溶胶-凝胶法制备的O-I纳米杂化层交替结构。选用PEALD实现无机层的精确沉积，溶胶-凝胶法则用于O-I层以利用化学键合和柔韧性优势。
2：样品选择与数据来源：
基底包括PEN和玻璃。O-I纳米杂化溶胶通过特定前驱体合成，制备钙测试电池用于水蒸气透过率(WVTR)测量。
3：实验设备与材料清单：
设备包含PEALD反应腔(LTSR-150, Leintech)、透射电镜(TEM, JEOL JEM 2100F)、原子力显微镜(AFM, VEECO Dimension 3100)、紫外-可见分光光度计(V-670, Jasco)、椭偏仪(M-2000, J.A. Woollam)、弯曲机及热蒸发镀膜仪。材料包括三甲基铝(TMA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甘油、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)、聚乙二醇(PEG)、二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)、苯基三甲氧基硅烷(PTMS)、四异丙醇钛(TTIP)、乙醇、盐酸、钙、铝、PEN基底、玻璃基底及紫外固化密封胶(XNR 570-B1, Nagase ChemteX)。
4：0)、紫外-可见分光光度计(V-670, Jasco)、椭偏仪(M-2000, J.A. Woollam)、弯曲机及热蒸发镀膜仪。材料包括三甲基铝(TMA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甘油、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)、聚乙二醇(PEG)、二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)、苯基三甲氧基硅烷(PTMS)、四异丙醇钛(TTIP)、乙醇、盐酸、钙、铝、PEN基底、玻璃基底及紫外固化密封胶(XNR 570-B1, Nagase ChemteX)。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：清洁基底后，通过PEALD按特定时序循环沉积Al2O3，旋涂O-I纳米杂化溶胶并固化，制备钙测试电池，封装后在加速老化条件下测量电导率变化，采用TEM、AFM、光学显微镜(OM)、紫外-可见光谱、椭偏仪、弯曲测试及浸没测试进行表征。
5：数据分析方法：
根据钙测试数据通过特定公式计算WVTR，通过阿伦尼乌斯曲线确定活化能，测量光学透过率，通过AFM分析表面粗糙度，通过OM观察裂纹密度。
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获取完整内容-
Transmission electron microscopy
JEM 2100F
JEOL
Used for measuring thickness and cross-sectional analysis of films.
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Atomic force microscopy
Dimension 3100
VEECO
Used for investigating surface roughness of films.
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Optical microscopy
EL-Einsatz
CARL ZEISS
Used for observing crack densities after bending tests.
-
UV-Vis spectrometer
V-670
Jasco
Used for measuring optical transmittance of films.
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Ellipsometer
M-2000
J.A. Woollam
Used for measuring refractive index of films.
-
Focused ion beam
Helios 600
FEI
Used for sample preparation for TEM.
-
PEALD reactor
LTSR-150
Leintech
Used for depositing PEALD-based Al2O3 films on substrates.
-
Conductance measurement device
GDM-8225A
GW INSTEK
Used for four-point conductance measurements in Ca tests.
-
Thermal evaporator
Used for depositing Al and Ca electrodes and films under high vacuum.
-
UV-curable sealant
XNR 570-B1
Nagase ChemteX
Used for encapsulating Ca test cells.
-
Bending machine
Custom-made for applying tensile stress and conducting bending tests.
-
Instron machine
3345
Instron
Used for elongation tests to evaluate flexibility.
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