在IM模式下,QCM传感器和PID控制只需要很短的一段时间来捕捉正确的沉积速率值。这意味着,一个或多个选定的QCM传感器的挡板将在一段预先设定的时间内关闭,并在另一段预先设定的时间内反复打开,仅用于测量速率。关闭/开启的比值设置较高时,可以延长传感器的使用寿命,一般可以延长5到30倍。在IM模式下,要求整个过程处于完全的PID控制模式。
明确地说,在IM过程中,传感器挡板将自动:
打开 (T1) → 关闭 (T2) → 打开(T1) → 关闭 (T2) → 打开 (T1)
T2>>T1; T2/T1的数值由用户设置
下表显示了IM设置的两个例子:
下图显示了传感器挡板开启6秒,然后关闭60秒(开/闭比设置为10)时材料蒸发速率的变化。如图所示,每个时间间隔为4分钟。挡板的开启/关闭过程由PID自动控制。IM过程可以在启动阶段和蒸发过程中打开。在挡板关闭期间,如果沉积速率是稳定的,则持续监测沉积速率和薄膜厚度。建议用户将传感器挡板开启时间延长至少12秒,可关闭快门120秒(开/闭比为10)。它将提供更可靠的沉积速率。在这种情况下,开/闭比设置为10,意味着传感器寿命可以增加10倍。
下图为红光OLED器件制作,全自动沉积器件的有机材料和电极层,该器件结构为:
掺杂HIL / HTL / 掺杂EML / ETL / EIL / 阴极
其中:
HIL 空穴注入层
HTL 空穴传输层
EML 发光层
ETL 电子传输层
在设定PID参数,我们将掺杂HIL(organic1 + organic2)定义为第1层,HTL(organic2)定义为第2层,EML(organic3 + organic4)定义为第3层,ETL(organic5)定义为第4层,EIL(organic6)定义为第5层,Cathode(Metal)定义为第6层。也就是说,organic 1+2 和 3+4材料是同时沉积的共沉积过程。第6层被定义为最后一层。1-5层的启动和PID控制可以交替调整,以加快沉积过程。主挡板的开启/关闭可设置为手动或自动模式。对于第6层沉积(金属是Al),可以看到熔化过程的影响。
ITC的综合性能
对于使用QCM原理进行实时厚度测量,Sauerbrey方程是首次利用QCM表面的质频关系进行的可用尝试之一。
∆m和∆f分别为质量变化和频率位移,Cq为厚度传感器的质量灵敏度常数。在由AT切割纯石英材料得到的传感器中,6MHz的石英晶体的Cq的值约为15ng/(cm-2*Hz)。但此方程只有在晶体表面增加的薄层质量较小时,是精确的。
后来对Sauerbrey方程进行了改进,命名为Z-Match理论。ITC系列薄膜沉积控制仪采用这种zZ-Match理论,按照下式测量均匀沉积在QCM传感器表面的材料厚度(Th)。
在ITC系列薄膜沉积控制仪中,每70 - 150毫秒会计算一次所有通道(5个 ITC-5-D 或 10个 ITC-10-D )上所沉积的材料厚度Th,采用厚度时间微分方法计算沉积速率,利用速率值对沉积过程进行PID控制。