日本山形大學透過塗佈可溶液加工的聚矽氮烷(PHPS)並照射高強度的真空紫外光(VUV光)，成功地形成了緻密的氮化矽。經過緻密化的PHPS薄膜可做為水蒸氣阻隔膜發揮機能性，且其性能刷新了溶液製程所取得之水蒸氣阻隔膜的世界最高紀錄，水蒸氣透過率(WVTR)達到1.8×10-5 g/m2/day。
OLED或鈣鈦礦太陽電池等次世代太陽電池對於大氣中的水蒸氣極為敏感，容易受其影響而導致性能劣化。若使用樹脂薄膜做為基板，則可實現柔軟、輕量化、低成本及大量生產。然而，樹脂薄膜須具備阻隔水蒸氣的阻隔層。
以往主要透過真空製程形成無機薄膜，但由於生產效率低且成本高，因此對於可透過溶液製程形成無機阻隔膜的方法開發有其需求。山形大學此前已透過溶液製程形成PHPS薄膜，並以VUV光照射，成功實現了全球最高性能的水蒸氣阻隔結構。然而，此方法仍存在一些課題，包括VUV光照射每層需時約2.5分鐘、所獲得的阻隔性能仍不足以滿足OLED的要求，以及光反應機制尚未完全解明。
此次山形大學的研究目標則是解析做為VUV光照射源的氙(Xe)準分子燈(Excilamp)光強度對反應機制的影響，同時縮短光照射時間並提升阻隔性能。研究團隊透過調整燈光強度(103～309 mW/cm2)以探討反應機制，結果顯示，在高強度的VUV光照射條件下，PHPS薄膜的光緻密化反應加速進行，進而可望同時實現大幅縮短光照時間與提升水蒸氣阻隔性能。
研究團隊進一步聚焦於燈光強度 103 mW/cm2 與 309 mW/cm2 的條件，評估薄膜品質與水蒸氣阻隔性能。結果顯示，PHPS薄膜在光照射側的表面吸收了大量VUV光，且其膜內的折射率並不均勻，而是表面具有較高的折射率。因此，研究團隊特別關注於推測是發揮水蒸氣阻隔作用之關鍵區域，位於表面側約30 nm範圍內的折射率。
在燈光強度103 mW/cm2 與309 mW/cm2 的條件下，隨著積算光量的增加，薄膜折射率也逐漸提升。當燈光強度為103 mW/cm2 並照射12 J/cm2 時，折射率為 n=1.75；而當燈光強度提升至309 mW/cm2 並照射3 J/cm2 時，折射率達到 n=1.76，可知在較高光強度條件下，僅需4分之1的積算光量，即可實現同等以上程度的光緻密化。
隨後，研究團隊測試了由3個阻隔層/平坦化層單元(共6層)組成之阻隔結構的水蒸氣透過率(WVTR)，結果顯示，其性能比溶液製程水蒸氣阻隔結構的世界最高數值提升了2.8倍。此外，即使在僅積算光量3 J/cm2 的照射條件下，所形成的阻隔膜仍能達到WVTR=3.8×10-5 g/m2/day的優異性能。另一方面，積算光量3 J/cm2 對應的光照射時間僅需10秒，相較於既有方法需要約2.5分鐘，大幅縮短了光照時間，減少至約15分之1。
山形大學的研究成功同時實現了溶液製程的世界最高水蒸氣阻隔性能與超短光照時間。此項技術不僅可應用於OLEDL或鈣鈦礦太陽電池等次世代太陽電池，亦可望廣泛應用於電子產品、包裝產業等需要高效阻隔技術的領域。今後山形大學將進一步減少阻隔層數等相關研究開發。