综述：用于OLED的真空热蒸发技术：基础原理、优化方法及其对钙钛矿LED的影响

《Advanced Electronic Materials》：Vacuum Thermal Evaporation for OLEDs: Fundamentals, Optimization, and Implications for Perovskite LEDs

有机发光二极管（OLED）的真空热蒸发（VTE）技术因其高精度薄膜控制和成熟工艺，在商业制造中占据主导地位。VTE通过物理气相沉积实现多层有机薄膜的精确堆叠，尤其在红绿蓝三色发光层和柔性屏幕应用中表现突出。然而，VTE面临低材料利用率（<10%）和高温导致的材料分解问题。近年来，VTE通过多源共蒸、混合源蒸发和闪蒸蒸发等创新工艺，提升了薄膜均匀性和材料利用率，同时结合数值模拟优化沉积参数。对于钙钛矿发光二极管（PeLED），VTE技术展现出独特优势：通过精准控制前驱体共蒸发（如CsI、PbBr2等），可形成高结晶质量、低缺陷的薄膜，解决溶液法中常见的相分离和溶剂残留问题。此外，VTE兼容OLED的界面工程策略（如LiF修饰层）和光提取结构设计，为PeLED性能优化提供新思路。未来需突破VTE设备复杂性和成本限制，结合人工智能实时调控工艺参数，推动PeLED规模化生产。

　　有机发光二极管（OLED）因其超薄、高柔性、广色域和低功耗等特点，在高端显示和固态照明领域占据重要地位。然而，尽管溶液工艺在聚合物OLED的生产中具有简单和成本优势，真空热蒸发（VTE）仍然是商业生产高性能小分子OLED的主要方法。VTE能够提供精确的薄膜厚度控制、材料纯度以及多层结构集成，从而确保了OLED的高质量和稳定性。然而，随着显示技术对更高性能、更低成本和更灵活形式（如可折叠屏幕和高分辨率）的需求不断增长，VTE工艺的持续优化显得尤为重要。与此同时，虽然溶液工艺仍是钙钛矿发光二极管（PeLED）的主流制备方法，但近年来的研究已经开始探索VTE作为替代工艺的可能性，这为将OLED的工艺经验迁移至PeLED的开发提供了新的机遇。

VTE在OLED制造中的核心地位源于其在沉积过程中对材料纯度和薄膜均匀性的精确控制。这种技术通过在高真空条件下将固体有机材料加热，使其升华并沉积在基板上，从而实现精确的层结构构建。与溶液工艺相比，VTE能够实现纳米级的薄膜厚度控制，使得OLED的性能和稳定性得以显著提升。然而，VTE也面临一些挑战，如材料利用率低、高蒸发温度可能引起材料分解以及对精细金属掩膜的依赖。因此，研究者们不断探索新的工艺优化策略，以克服这些限制，同时提升OLED的性能和生产效率。

OLED的发光机制基于电子和空穴的复合，这种复合形成了激子，随后通过辐射弛豫产生光子。为了实现高效的光发射，OLED通常采用多层结构设计，包括空穴传输层（HTL）、发射层（EML）、电子传输层（ETL）等。这些层的材料选择和沉积工艺对OLED的性能有着重要影响。例如，高热稳定性材料如NPB（N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基-对苯二胺）和TPBi（1,3,5-三(邻菲啰啉苯基)苯）在VTE工艺中表现出良好的沉积性能和光发射效率。此外，通过引入混合蒸发源、梯度沉积和实时反馈控制，可以进一步优化OLED的沉积均匀性和界面质量，从而提高其性能和寿命。

在OLED的制造过程中，VTE的参数控制至关重要。蒸发速率、真空条件和温度控制都是影响薄膜质量和设备性能的关键因素。例如，蒸发速率的稳定性和一致性对于实现精确的多层结构和材料配比至关重要。通过精确控制蒸发源的温度和功率，可以确保薄膜的均匀沉积，同时减少材料浪费。真空条件同样重要，因为高真空环境能够减少气体分子的碰撞，从而提高沉积效率和薄膜均匀性。此外，温度控制不仅影响蒸发速率，还对薄膜的结晶性和界面质量产生重要影响。过高或过低的温度都可能导致薄膜性能下降，因此需要通过精确的温度梯度控制和分区域加热来优化沉积过程。

VTE技术在OLED制造中的应用还涉及对沉积材料特性的要求。这些材料需要具有适当的挥发性、热稳定性和化学稳定性，以确保在沉积过程中不会发生分解或污染。例如，某些高挥发性材料在沉积过程中可能因快速蒸发而导致材料分布不均，而低挥发性材料则可能需要较高的蒸发温度，从而增加热分解的风险。因此，开发具有适当挥发性和热稳定性的新型材料对于提升VTE工艺的效率和性能至关重要。此外，对于需要高精度沉积的PeLED，VTE技术的成熟经验可以提供重要的指导，特别是在材料选择、沉积控制和界面工程方面。

OLED的制造工艺优化不仅限于材料和沉积参数，还包括设备结构设计和光学优化。例如，通过引入多层结构和微腔工程，可以改善光提取效率，从而提高OLED的亮度和效率。此外，使用均匀混合的双极性材料可以减少电荷积累，提高光发射效率。这些优化策略同样适用于PeLED的制造，尤其是在解决光提取效率和材料稳定性问题方面。通过借鉴OLED的多层结构设计和光学优化经验，PeLED可以实现更高的光提取效率和更长的使用寿命。

随着OLED技术的不断发展，VTE工艺也在不断改进。例如，通过开发新型的蒸发源设计和沉积工艺，可以提高材料利用率和沉积均匀性。此外，结合人工智能和大数据分析，可以实现对VTE工艺的精确控制和实时优化，从而提高产品质量和生产效率。未来，OLED的VTE技术有望进一步优化，以满足更高分辨率、更灵活和更低功耗的显示需求。同时，VTE技术在PeLED制造中的应用也显示出巨大的潜力，特别是在解决材料稳定性和光提取效率问题方面。

总的来说，VTE技术在OLED制造中的应用已经非常成熟，并为PeLED的开发提供了重要的指导。通过借鉴OLED的工艺经验，可以优化PeLED的沉积过程，提高其性能和稳定性。此外，VTE技术的进一步发展和创新，将有助于推动OLED和PeLED技术的可持续发展，特别是在高分辨率显示、柔性电子和透明显示等新兴应用领域。