カプセル化およびバリア層は、ALDの最も顕著なサクセス ストーリーの1つであり、現在、OLEDまたはフレキシブル エレクトロニクスなどの厳しい用途を満たすために生産で使用されています。ALDは、比類のない高密度のピンホールフリーの膜を提供できるため、高品質の超薄防湿層と抗酸化膜を得るのに最適な手法です。原子レベルの膜厚制御でナノ積層膜を蒸着することができるため、1E-6 g/m2/日未満の水透過率で優れた透過性能を実現でき、ALDの優れたコンフォーマリティにより、複雑な3Dナノ構造や微細構造でも完全にカバーできるため、MEMS/NEMS用途に最適です。また、光学的に目に透明できれいな状態を保つように、膜の特性を調整することができるため、貴金属や加工品を保護コーティングするのに魅力的です。
薄膜カプセル化
Veeco Cambridge Nanotechは、カプセル化とバリア層用のALD膜の開発の最先端にいます。Savannah® ALDプラットフォームでのCarciaとMeyerの先駆的な研究により、ALDが1E-6g/m2/日未満の水透過率で最も厳しいカプセル化要件を満たす可能性が実証されました。当社の科学者は、無機酸化物マトリックスにアルコンやジルコンなどの有機層を統合したMLD（分子層蒸着）によって蒸着されたハイブリッド有機/無機膜の開発で長年の経験があります。このようなハイブリッド材料は、優れた不浸透性を確保しながら、より柔軟な膜を提供することができます。
これらの膜の低熱量と超薄型の性質は、OLEDなどの最も厳しい用途や、PENやPETなどの有機基板上のフレキシブル エレクトロニクスの用途にとって重要であることが証明されています。
ALDによるカプセル化は、金属に優れた酸化バリアを提供することもでき、コイン、加工品、およびその他の酸化に敏感な材料の保護にうまく使用されています。
ALDによるカプセル化の利点
- 原子レベルの膜厚制御とコンフォーマリティ
複雑な3Dナノ構造上でも優れた均一性と共形性を備えたサブµmナノラミネート酸化物を蒸着
- 高密度のピンホールフリーの膜
1E-6 g/m2/日を下回るWVTRの薄膜を実現
- 低熱量
ALD膜は、有機エレクトロニクス用途に適した100˚C未満で蒸着可能
- 量産準備完了
R&Dで開発した膜は、直ちに量産用に拡張可能
ALD薄膜は、50nmよりも薄い膜に対して1E-6 g/m2/日未満の水蒸気透過率で、OLEDなどの最も厳しい用途を満たすための最適な防湿膜を提供できます。
参照：Advanced Materials 2009, 21, 1845-1849
MEMSおよびOLEDパッケージには、先進的な薄膜バリアが必要です。ALDは、優れたコンフォーマリティと厚制御により超薄カプセル化を実現できるため、フレキシブル エレクトロニクスに最適な手法です。
ALDは、多成分のナノ積層酸化物を蒸着させて、Al2O3の優れた防湿性能と、HfO2、ZrO2、またはSiO2などの代替酸化物の水性環境での防食性を組み合わせることができます。
低コストOLEDのカプセル化として、Savannah®で80℃で蒸着されたナノ積層酸化物。
- Meyer, J., et al. (2009) Applied Physics Letters, 94(23), 233305
- Meyer, J., et al. (2009) Advanced Materials, 21(18), 1845–1849
層の厚さが水蒸気透過率（WVTR）に与える影響。40nm膜の80˚Cの3.2E-4 g/m2/日のWVTRは、室温の8.7E-7 g/m2/日に相当します。
参照：Meyer, J., et al. Applied Physics Letters, 96, 243308 (2010).
ALDによるカプセル化は、幅広い用途に採用できます。上記の例では、HfO2を使用して、デバイス レコードの応答性と感度を維持しながら、2D MoS2ベースのセンサーを環境から保護しています。
参照：Kufer, D. & Konstantatos, G.. Nano Lett 15, 7307–7313 (2015).
ALDは、貴金属や加工品にコスト効率に優れた変色防止コーティングを提供するのに最適です。この手法は、コスト効率に優れたソリューションで生産要件を満たすために容易にスケールアップできます。
7～10nm Al2O3/ZrO2ナノ積層膜は、GaAsフォトルミネセンス ナノ共振器プローブ上に蒸着されます。この装置は、単一のセルを調べるために使用され、ALDナノ積層膜は、装置の応答を変えることなく、水性媒体での光誘起酸化を防ぎます。
Shambat, G. et al. Single-cell Photonic Nanocavity Probes. Nano Lett 130206113907001 (2013)
Veeco CNTプラットフォームで行われたカプセル化膜に関する刊行物レビューを見る
参考資料 – Veeco CNT ALDプラットフォームで行われた最新の刊行物
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