Page 64 - 《真空与低温》2025年第4期

徐壮壮等：Cu/ITO/PET 柔性薄膜的制备和弯曲性能研究 479

0 引言 600 W 离子源对 PET 表面进行清洗和修饰，采用
氧化铟锡靶材（纯度为 99.99%，In 2 O 3 ∶SnO 2 质量比
随着卷绕式镀膜技术的日益成熟，镀膜基材也
93%∶7%）沉积 ITO 薄膜，溅射功率为 1.5 kW，衬底
由传统的玻璃基板拓展到了柔性材料领域。柔性
与靶材之间的距离为 70~90 mm，沉积压力为 0.21 Pa，
光学导电材料具有可弯曲、质量轻、不易破碎、便
工作气体为 Ar（99.99%）和 O 2 （99.99%），Ar 流量为
于运输等特点，可满足产品柔性化、超薄化、轻量
化需求，在国防和民用领域应用广泛 [1-3] 。应用于触 120 mL/min，O 2 流量为 7 mL/min。完成 ITO 镀膜后，
使用 600 W 离子源对 ITO 膜层表面进行预处理，用
控显示领域的柔性光学导电材料主要包括 ITO
于去除表面有机物和其他污染物，提高表面粗糙度
导电膜 [4-5] 和 MOI 导电膜等。MOI（Metal on ITO）
和可镀性，采用 Cu 靶材（纯度为 99.99%）沉积 Cu
导电膜结构为金属/ITO/PET 复合薄膜，制备过程一
薄膜，衬底与靶材之间的距离为 70~90 mm，沉积压
般是在柔性材料上进行 ITO 镀膜后，对 ITO 膜层
力为 0.21 Pa，工作气体为 Ar（99.99%），Ar 流量为
表面进行预处理，再沉积连续、均匀的金属导电膜
200 mL/min，溅射功率为 12 kW。通过溅射时间控制
层，对 ITO 膜和金属膜的基本特性有较高要求。ITO
了 ITO 层和 Cu 层的厚度，最终制得 Cu（100 nm）/ITO
柔性薄膜由于 PET 衬底温度限制不能进行高温处
（40 nm）/PET（125 μm）薄膜，工艺流程如图 1 所示。
理，导电性较差，镀金属薄膜是为了提高 ITO 薄膜

的导电性，金属膜在触控面板中的作用是 IC 引脚。 放卷辊 收卷辊
良好的导电性能可以成为触控面板窄边框走线的
解决方案之一，能够提升触控面板有效显示区域， 预处理 冷却辊 预处理 冷却辊
该复合薄膜可用于制作电容式触控面板，可用于液
晶显示器、触摸屏、柔性 OLED 屏幕等柔性触控显
示设备 [2-3] 。在复合薄膜中使用的金属有铝、铜和银。 ITO Cu
银很贵，而铝对氧很敏感，Cu 的电阻率较低，约为
图 1 PET 基板上 ITO 层和 Cu 层沉积工艺示意图
ITO 电阻率的 1%。Cu 通过磁控溅射沉积在 ITO 表 Fig. 1 Schematic diagram of the process of depositing ITO
面，不会扩散影响性能，因此选用 Cu 制备复合薄 layer and Cu layer on PET substrate

膜 [6-8] 。磁控溅射属高速低温溅射技术，具有对基片
1.2 弯曲测试装置
轰击小、温升小、溅射功率高等特点，获得的薄膜
弯曲测试装置由直线往复运动机构和固定装
密度高、纯度高、重复性好、与基底附着性好 。
[9]
置组成，可调整往复距离来进行不同弯曲半径下的
柔性薄膜在使用过程中，会受到如弯曲载荷等
内、外弯曲测试，调整往复时间来进行循环弯曲测试。
机械载荷的作用，这种现象会导致膜层损坏，使薄
进行弯曲测试时，将 Cu/ITO/PET 薄膜切割为
膜方块电阻（方阻）增大，影响薄膜的使用性能 [10-11] 。
15 mm×15 mm 的条形样片，两边夹具各夹持两块
因此，了解薄膜在弯曲变形下的性能具有一定的必
5 mm×15 mm 的支撑片，对样片起到支撑和防飞溅
要性。本文采用磁控溅射法制备了一种 Cu/ITO/PET
作用，将样片夹在两边的支撑片中，如图 2 所示，通
薄膜，搭建了一套弯曲测试装置，对薄膜进行了内、
过直线运动机构调整夹具移动距离 dL，即可开始
外弯曲测试和循环弯曲测试，利用 RTS-8 型四探针
测试仪对薄膜变形前后的方阻进行了测试，使用 不同半径 R 下的弯曲测试。夹具不同移动距离对
SEM3200 型扫描电子显微镜观察了薄膜弯曲测试 应的样品的弯曲半径可由式（2） [12] 计算。

后的微观结构，结合微观形貌变化对薄膜变形前后
电学性能的变化进行了分析，为开展柔性触控半导
L
体材料工艺研发，探究制备工艺与性能参数之间的
内在规律，优化制备工艺提供了理论指导。 Y
R

X
1 实验

1.1 Cu/ITO/PET 薄膜制备 dL
采用中频和直流磁控溅射技术在室温下在 PET 图 2 弯曲半径计算示意图
衬底上制备了复合薄膜。通过 40 ℃ 红外加热和 Fig. 2 Schematic diagram of bending radius calculation