基于响应面法的原子层沉积高阻隔膜研究

赵丽丽，林晶，于贵文，董静

基于响应面法的原子层沉积高阻隔膜研究

赵丽丽，林晶，于贵文，董静

（哈尔滨商业大学 包装科学与工程技术实验室，哈尔滨 150028）

研究分析等离子辅助原子层沉积技术（ALD）技术在PET表面上沉积超薄Al2O3阻隔层的工艺优化。采用单因素结合响应面设计试验法，对Al2O3/PET薄膜的沉积速率（GPC）进行优化，通过AFM分析得到薄膜的生长模式和表面粗糙度，最后用水蒸气透过率表征薄膜的阻隔性能。最大GPC的沉积参数：TMA脉冲时间为0.17 s、吹扫时间为11 s、O2的脉冲时间为0.35 s、吹扫时间为10 s、沉积速率为0.215 nm/cycle；薄膜以层状生长模式生长，表面粗糙度均方根（RMS）为0.58 nm；沉积500个循环后薄膜的水透过率从7.456 g∙d/m2降低到0.319 g∙d/m2。通过响应面法优化了ALD制备工艺参数，Al2O3在PET表面沉积100 nm左右时，水蒸气阻隔性提高了25倍。

原子层沉积；Box–Behnken响应面法；Al2O3/PET高阻隔膜

在食品药品包装、薄膜太阳能电池面板和柔性电子封装等领域，由于水蒸汽和氧气的渗透使产品保质期和器件性能受到了严重影响[1-2]。目前大多数柔性电子封装材料都存在以下矛盾：铝塑复合膜的水蒸汽阻隔性满足要求但光透过率不满足[3-4]；有机高聚物材料光透过率满足但对水蒸汽的阻隔性不满足；玻璃既太重又不能弯曲[5]。文中主要针对柔性电子封装研究对水蒸汽具有高阻隔性的复合材料的制备方法。

真空镀膜能够提高聚合物的阻隔性，物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）[6]方法能够在聚合物表面镀制几层的均匀增透薄膜，可以做到在整个可见光范围内具有非常低的反射率。……