OLED蒸镀用坩埚的性能对比：钽、石墨、氮化硼

说到显示技术，大家最熟悉的可能还是LCD和LED液晶显示屏，但若您现在再去商城采购，会发现OLED（有机发光二极管）显示技术已经成为了新的主流。

OLED技术是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。作为一种固态自发光技术，OLED不需要以前用LCD搭配LED背光源的组合，因此可以将电视厚度做得很薄，可视角度更广、功耗更低、色彩也更丰富，并且可以在塑料、树脂等不同的柔性衬底材料上进行生产，实现软屏，因此越来越受到消费者的喜爱。

在OLED的制造工艺中，“蒸镀”是其中的精华部分也是难点，是指在高真空状况下，将所要蒸镀的材料利用电阻或电子束加热，在真空腔体内使用坩埚加热OLED材料使原子蒸发，到达并附着在基板表面上的一种镀膜技术。

OLED发光原理示意图

在OLED中，除了发光材料外，就连金属电极等也是这么蒸上去的，因此坩埚的好坏直接影响着OLED制程的良率。若选择不合适的坩埚，就会造成坩锅里的材料蒸镀不完全，达不到设备要求的沸点，无法附着在基板表面上，不仅浪费时间、人力，还会造成蒸镀材料无法有效应用、制程良率变差，增加原物料成本负担。因此选用一个好坩埚，就是一个好的开始。

OLED蒸镀用坩埚的材质选择

常用的支撑物有：W、Mo、Ta，耐高温的金属氧化物、陶瓷或石墨坩埚等，不过也要注意支撑材料与蒸发物之间可能会发生反应。目前OLED蒸镀材料主要以有机物和金属为主，可使用以下三种材质的坩埚。

1钽(Ta)

钽是一种坚硬蓝灰色的稀有过渡金属，它具高延展性、化学稳定性高，不与其他化合物质发生反应，熔点高达2996°C，主要存在于钽铁矿中。钽的硬度适中，富有延展性，可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小。钽有非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性。无论是在冷和热的条件下，对盐酸、浓硝酸及“王水”都不反应。

钽可用来制造蒸发器皿等，也可做电子管的电极、整流器、电解电容，也常作为合金的次要成份，医疗上用来制成薄片或细线，缝补破坏的组织。钽的抗腐蚀性主要来源于其表面生成的稳定的五氧化二钽（Ta2O5）保护膜，能很好地抵御氧化，所以可作真空蒸镀部件的坩锅材料。许多抗腐蚀部件都需要用到钽。

2特种石墨(Graphite)

石墨是一种结晶形碳。颜色有深黑色，铁墨色至深灰色。溶点3652℃、沸点4827℃。质软、表面细滑、可导电、化学性质不活泼，与酸、碱等不易反应，常常被拿来制作成坩埚，是作为多种类少数量的合金熔解最适合使用的坩埚，由于其具有良好的高温性能和很长的使用寿命，而被应用于大型的合金冶炼铸造工艺及矿石的熔解分析中。同时，石墨坩锅很好的液体及气体防渗透性，可耐高温，抑制粉尘产生。

但由于石墨坩埚在使用时基本都处于高温条件下，而且周围存在很多空气，因为很容易被氧化。而且在冶炼铸造、熔融工艺中，石墨坩埚会被严重腐蚀，降低其使用寿命。为了提高石墨坩埚的使用寿命，还可以往石墨坩埚中添加碳化硅等材料增强其耐腐蚀性。

3热解氮化硼(PBN)

热解氮化硼（PBN）是一种六方晶系的先进陶瓷材料，呈象牙白色，无毒，纯度可以达到99.999%，耐酸碱，抗氧化，导热性好，表面致密好，耐高温，无孔隙、易加工。它是在高温、高真空条件下，采用含硼气体（BCl3或B2H6）当原料，以化学气相沉积法方式制作，不过因B2H6有剧毒，目前多以BCl3为原料。这当中含硼气体经过热解（1500~1800℃）与NH3在高温反应室内反应成氮化硼固体。

PBN材料的生长过程类似于“落雪”，即反应中生长的六角形BN小雪片不断地堆落在加热的石墨基体（芯模）上，随着时间的延长，堆积层在加厚，即形成了PBN的壳体，脱模取下即是独立的、纯的PBN部件，留于其上即是PBN涂层。相同的方法也可以用于制备PBN板材。

热解氮化硼生长示意图

PBN坩埚的高纯度是因为它的制备过程无须添加任何烧结剂，因此在真空下的使用温度高达1800度，气氛保护下使用温度最高可达2100℃（一般用氮气或者氩气），目前在蒸镀/分子束磊晶（MBE)/GaAs长晶等用途上用最多。不过因沉积速度很慢，因此PBN坩埚价格相当昂贵，多为小尺寸坩埚。

该怎么挑选？

当然是要从实际出发，结合生产工艺要求再进行选择。比如说蒸镀材料不同，可以配合的坩锅也就不同，因为要升温到材料要求的沸点并不是每个材质的坩锅都能配合，所以得依据材料特性量身定做，才能达到将材料充份蒸镀的目的。此外，坩埚材质的密度、热导率等也是要根据实际生产情况来决定。因此OLED蒸镀用坩埚一般都需经客制化生产，才能达到好的效果。