柔性基材的射頻等離子體表面改性.pdf

1、基于柔性基底材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等的柔性電子(flexible electronics)技術近年來得到迅猛發(fā)展。但是由于高分子薄膜的表面能低，柔性基板表面與導電膜之間的粘結情況會直接影響柔性電子器件的整體質量。目前，最簡單的方法就是對其進行表面改性處理。射頻等離子體電子密度高，能量大，易于發(fā)生或引發(fā)相關物理、化學反應，運用射頻等離子體對柔性基材進行表面改性，能改善其親水、粘結等性能的影響，提高其與金屬導電膜的結合強度，甚至

2、取代傳統(tǒng)上柔性觸摸屏和太陽能電池中采用的聚合物導電膠。因此，對柔性基材的射頻等離子體改性研究具有重要的實際意義。
　　 本文系統(tǒng)地研究了射頻容性耦合等離子體(RFCCP)對PET薄膜的表面改性，并對其表面的物理化學變化進行分析表征。接觸角、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、X射線光電子能譜(XPS)、剝離試驗分析測試結果表明，純氬等離子體對PET膜表面以離子刻蝕為主，它能對PET膜表面起清潔作用，同時改變膜表面的

3、粗糙度，增加表面積，從而提高親水性，提升PET膜與Au膜的機械粘結力。而氬/氧混合等離子體由于氧的化學活性，使等離子體化學作用增強，在PET表明產生大量含氧官能團，提高膜表面的極性，并能與金屬形成C-O-metal化學鍵，進一步提高PET膜的親水性和粘結性能。
　　 通過不同氬/氧混合比例等離子體改性實驗發(fā)現(xiàn)，當氧氣含量達到一定程度時，親水性和與金屬的粘結性反而會被削弱。為了探討等離子體中氧在表面改性中的作用機理，本文利用發(fā)射光

4、譜儀及質譜儀診斷結果，發(fā)現(xiàn)氧的活性種是氬/氧混合等離子體對PET膜改性的主導粒子，但是氧由于其電負性會吸附大量高能電子，降低等離子體中活性粒子能量，故實驗得出優(yōu)化的氬/氧混合比例10:1，能最大限度地提高PET膜的粘結性能。
　　 通過對等離子體放電參數(shù)的改變，發(fā)現(xiàn)功率較低時，等離子體能量較低，對PET膜表面的處理效果有限。而當處理時間較短時(30s)，等離子體并沒有充分地對PET膜表面經行處理，而在時間足夠長時(150s)，等

5、離子體已經充分的對膜表面進行處理，達到了物理化學反應的平衡；根據(jù)反應腔體的結構特點，研究了樣品放置位置對處理效果的影響，發(fā)現(xiàn)在射頻一射頻極板間處理的PET膜效果要好于相同實驗條件下放置在射頻一接地極板間處理的PET膜，通過光譜診斷也發(fā)現(xiàn)射頻一射頻極板間等離子體光譜要強于射頻一接地極板。
　　 本論文將質譜和發(fā)射光譜診斷以及放電電極結構與材料表面改性過程相結合，通過對實驗結果的綜合分析和評價，提出了等離子體對材料表面處理作用機理。