单腔沉积多层聚对二甲苯薄膜：具有优异的可见度和基材附着力，适用于防护装置涂层

《Advanced Optical Materials》：Single-Chamber Deposited Multilayered Parylene Films with Enhanced Visibility and Substrate Adhesion for Protective Device Coating

多层聚氯代对二甲苯薄膜的光散射特性与基板附着力优化研究。通过单腔化学气相沉积工艺调控热解温度，制备出兼具高可见光透过率和强基板附着力特性的多层薄膜。实验表明，适当延迟高温区汽化时间可使薄膜内部形成致密结构，光散射强度提升达36%。薄膜厚度、表面粗糙度及折射率分布的协同优化有效抑制了可见光直接透射，同时通过层状结构增强与基板的界面结合力。该技术为OLED等光电设备的光提取效率提升提供了新方案，具有大规模生产的潜力。

　　随着电子技术的快速发展，未来的电子设备正朝着更轻薄、更灵活的方向演进。这种趋势不仅推动了新型电子产品的开发，也对材料的性能提出了更高的要求。尤其是在柔性电子、可穿戴设备等新兴领域，保护性涂层技术显得尤为重要。这些设备虽然具备轻便和可弯曲的优点，但也更容易受到外界环境因素的影响，例如湿度和氧气的侵入，这可能导致设备性能下降甚至缩短使用寿命。因此，开发一种既能提供良好保护性，又具备优异光学性能的材料成为研究的热点。

聚偏氯乙烯（parylene-C）作为一种广泛使用的保护性涂层材料，因其优异的电绝缘性、化学稳定性和生物相容性，被广泛应用于电子设备的封装和防护。然而，传统parylene-C薄膜的一个显著缺点是其高透明度，这在一定程度上限制了对涂层缺陷的视觉检测，从而影响了质量控制和应用可靠性。为了解决这一问题，研究者们尝试通过调整沉积参数来实现parylene薄膜的光散射特性增强，同时保持其透明度在可接受范围内。这一策略不仅有助于提升涂层的可视性，还能增强其与基材的结合力，从而提高设备的整体性能和耐久性。

本研究通过一种创新的多层parylene薄膜沉积方法，成功制备了一种兼具高可见性和强附着力的新型parylene薄膜。该方法基于单腔化学气相沉积（CVD）工艺，通过调控parylene二聚体与单体的转化比例，实现了多层结构的可控合成。研究发现，多层结构的透明度、表面粗糙度、厚度、二聚体结晶度以及内部折射率对比度等关键参数，都可以通过调整沉积条件进行优化。这些参数共同决定了薄膜的光学行为和物理性能，从而影响其在光电子器件中的应用效果。

在沉积过程中，研究人员使用了两个独立的蒸发和裂解单元，并通过调节裂解温度来实现不同层的结构设计。例如，当使用较高的裂解温度（如700°C）时，能够获得更透明的薄膜，而较低的裂解温度（如560°C）则有助于形成具有一定雾度的多层结构。通过控制二聚体开始蒸发的时间，研究人员可以进一步调节薄膜的结构和性能。实验结果显示，随着二聚体沉积时间的延长，薄膜的雾度和厚度都会相应增加，这主要是由于更多孔隙的形成和散射效应的增强。同时，较高的裂解温度有助于提高薄膜的附着力，这与更完全的二聚体分解和更均匀的结构形成有关。

为了评估多层parylene薄膜的光学性能，研究人员进行了详细的光散射分析和模拟计算。通过有限差分时域（FDTD）模拟，他们发现多层结构能够显著提升有机发光二极管（OLED）的光提取效率。具体来说，当OLED被多层parylene薄膜覆盖时，光在基材内部的反射被有效抑制，同时更多的光被耦合到辐射模式中，从而提高了整体的发光强度。实验结果表明，OLED+MP30器件的光提取效率比参考结构提高了高达36%。这一性能提升不仅源于多层结构的光散射效应，还与薄膜的结构均匀性和附着力密切相关。

此外，研究人员还对多层parylene薄膜的表面形貌和附着力进行了深入分析。通过原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）等技术，他们观察到不同沉积条件下的薄膜表面具有不同的粗糙度和孔隙分布。例如，MP30薄膜在表面粗糙度和孔隙密度方面表现出最佳的平衡，使其在保持较高雾度的同时，也具备良好的机械稳定性。相比之下，MP0和MP15薄膜由于较多的二聚体沉积，其表面更易受到损伤，而MP45薄膜则由于其结构更为致密，表现出较低的雾度和厚度。这些发现进一步说明了多层结构在优化薄膜性能方面的潜力。

从实际应用的角度来看，这种多层parylene薄膜的制备方法具有重要的工程价值。它可以在现有的CVD系统中实现，无需复杂的设备改造或额外的工艺步骤，因此非常适合大规模生产。这种技术不仅能够提升OLED的性能，还可以应用于其他光电子设备，如传感器、光导纤维和光学元件等。通过调节沉积参数，可以灵活地控制薄膜的光学特性，从而满足不同应用场景的需求。

在实验过程中，研究人员还对OLED的电光特性进行了测试。通过测量电流密度-电压-亮度（J–V–L）曲线和电致发光（EL）光谱，他们验证了多层parylene薄膜对OLED性能的积极影响。实验结果显示，OLED+MP30器件在相同驱动电压下，其亮度显著高于未涂层的参考器件，这充分证明了多层结构在提高光提取效率方面的有效性。此外，光散射模拟进一步揭示了薄膜内部多种散射机制的协同作用，包括表面散射、内部散射、界面散射和孔隙散射。这些机制共同作用，使得原本被限制在基材内部的光能够更有效地被引导到外部，从而提高了整体的发光效率。

值得注意的是，尽管多层parylene薄膜在光提取方面表现出色，但其制备过程中仍需权衡不同参数之间的关系。例如，较高的裂解温度虽然有助于提高附着力，但也可能导致二聚体分解不完全，从而影响薄膜的光学性能。因此，研究团队通过系统的实验设计，找到了一个能够兼顾高雾度和强附着力的最佳沉积方案。这一成果不仅为OLED的性能优化提供了新的思路，也为其他需要光散射特性的光电子器件的开发提供了理论支持和技术参考。

总体而言，本研究通过创新的多层parylene薄膜沉积技术，成功解决了传统parylene-C薄膜在高透明度与缺陷检测之间的矛盾。这种技术不仅能够提升OLED的光提取效率，还能够增强薄膜与基材之间的附着力，从而提高设备的可靠性和使用寿命。同时，该方法具有良好的可扩展性，适用于各种规模的生产需求，为未来的光电子器件制造提供了新的可能性。随着技术的不断进步，parylene薄膜在更多领域的应用前景将更加广阔，为下一代电子设备的发展奠定坚实的基础。