低温薄膜结晶方法以及由其制备的产品技术

本发明专利技术的名称是低温薄膜结晶方法以及由其制备的产品。公开了具有多孔的互穿网络的有机材料以及至少部分地分布在有机材料孔隙内的一定量的无机材料。由其生产有机-无机薄膜和装置的方法包括利用纳米颗粒引晶并且将非晶形材料沉积在纳米颗粒上。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及至少部分结晶的薄膜以及形成所述薄膜的方法。具体而言，所述方法包括将多个结晶纳米颗粒引导至衬底；将非晶形材料的薄膜沉积在多个结晶纳米颗粒的至少一部分上并且诱导至少一部分薄膜非晶形材料的结晶，以及由其得到的膜和装置。
技术介绍
可用于能量收集装置的某些金属氧化物(即，氧化锌、铟锡氧化物(ITO))的结晶具有大量能量障碍，一般需要高温(425-1200摄氏度)来引发。因此，如果不能用可随后结晶的非晶形膜直接涂布低温衬底(例如，电子器件、聚合物膜等)，则其是困难的。低温沉积方法一般导致无序的(非晶形)结构，这限制需要或期望其它形式的结晶结构的先进装置的性能和效力。
技术实现思路
根据本专利技术的方面提供了制造至少部分结晶的薄膜的方法。所述方法包括将多个结晶纳米颗粒引导至衬底；将非晶形材料的薄膜沉积在多个结晶纳米颗粒的至少一部分上；并且诱导至少一部分薄膜非晶形材料的结晶。在一个方面中，衬底是导电聚合物。单独地或与前述方面结合地，诱导结晶提供非晶形材料的横向外延生长。诱导结晶可以是非晶形材料的异相成核。单独地或与前述方面结合地，多个结晶纳米颗粒的一个或多个是Janus颗粒。单独地或与前述方面结合地，非晶形材料的薄膜包括金属氧化物、金属氮化物、氮化硼、氮化硅或金刚石的一种或多种。非晶形材料的薄膜可包括一种或多种半导体材料。单独地或与前述方面结合地，沉积步骤包括等离子体增强沉积技术。沉积步骤可包括物理气相沉积技术和/或常压等离子体沉积技术。单独地或与前述方面结合地，诱导结晶包括以少于能够引起衬底的化学或结构变化的量施加热。单独地或与前述方面结合地，多个结晶纳米颗粒的引入提供在至少一部分衬底上，并且提供多个结晶纳米颗粒的至少一部分的有序排列。多个结晶纳米颗粒的至少一部分的有序排列在多个结晶纳米颗粒和衬底之间的界面处可提供引晶(seeding)形式。在本公开的另一方面中提供了有机材料，其包括多孔的互穿网络以及存在于多孔的互穿网络的至少一部分中的无机材料，所述无机材料至少部分结晶。在一方面中，单独地或与前述方面结合地，有机材料进一步包括多个结晶纳米颗粒，其中存在的所述多个结晶纳米颗粒可以以图案的方式排列。在一方面中，单独地或与前述方面结合地，无机材料包括(1)与所述多个结晶纳米颗粒相同且除了所述多个结晶纳米颗粒之外的一定数量的结晶材料；或(ii)不同于所述多个结晶纳米颗粒的结晶材料的一定数量的结晶材料。在一方面中，单独地或与前述方面结合地，有机材料是柔性聚合物膜。在一方面中，单独地或与前述方面结合地，有机材料沉积在包括金属——铟锡氧化物——的导电膜或者是透明导电膜的衬底上。衬底可以是共轭聚合物膜。在一方面中，单独地或与前述方面结合地，多个结晶纳米颗粒是半导电性的。在本公开的另一方面中提供了由所述方法制成的有机材料，所述方法为：将非晶形材料的薄膜沉积在布置在衬底上的多个结晶纳米颗粒的至少一部分上；并且诱导所述薄膜非晶形材料的至少一部分的结晶。在一方面中，单独地或与前述方面结合地，衬底是柔性聚合物膜。衬底是导电共轭聚合物膜。单独地或与前述方面结合地，非晶形材料是半导电金属氧化物。诱导可通过异相或均相外延生长进行。单独地或与前述方面结合地，多个结晶纳米颗粒包括半导电金属氧化物。附图说明附图描绘了本文公开的本方法的示例性实施方式。具体实施方式本公开提供了在薄膜衬底上在低温下形成具有可调晶粒大小的结晶畴的方法。所述方法可适用于制造薄膜晶体管和其它电子器件，包括但不限于，发光二极管、光伏器件或电阻式触摸显示器或传感器。定义将理解，虽然术语第一、第二等可在本文中被用于描述各种组分，但这些组分不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个要素与其它的区分开。例如，在不偏离本专利技术范围的情况下，可将第一要素称做第二要素，并且类似地，可将第二要素成为第一要素。如本文所用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举项目的任意及所有组合。将理解，当要素诸如层、区域或衬底被称为“沉积在另一要素上”或“沉积到另一要素上”时，其可直接沉积在或沉积到另一个要素上，或者也可存在介于中间的要素。相较而言，当要素被称为“直接沉积在另一要素上”或“直接沉积到另一要素上”时，不存在介于中间的要素。关系性术语如“之下”或“之上”或“上部”或“下部”或“水平的”或“垂直的”或“顶部”或“底部”可在本文中被用于描述如附图中所示的一个要素、层或区域与另一个要素、层或区域的关系。将理解，这些术语意欲涵盖附图中所示定向之外的装置的不同定向。本文所用的术语仅用于描述具体实施方式的目的，并且并非意欲限制本公开。如本文所用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”意欲也包括复数形式，除非上下文另作清楚地指示。将进一步理解，当在本文中使用术语“包括(comprises)”、“包含(comprising)”、“含有(includes)”和/或“含(including)”时，规定存在阐明的特征、步骤、操作、要素和/或部件，但不排除存在或加入一个或多个其它特征、步骤、操作、要素、部件和/或其组合。除非另作定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)都具有与本公开所属领域普通技术人员的一般理解相同的含义。将进一步理解，本文中使用的术语应该解读为具有与其在本说明书的上下文和相关领域中的含义相一致的含义，并且除非是在本文中有明确定义，否则不应被解读为理想化或过于形式的意义。除非另作明确说明，否则比较性的定量术语如“小于”和“大于”意欲涵盖相等的概念。作为实例，“小于”不仅可以表示严格数学意义上的“小于”，而且还可以表示“小于或等于”。术语“有机凝胶”包括固体或半固体材料、部分或充分结晶和/或非晶形材料，其具有包括三维网络的有机相，所述网络包含结构化分子或聚合物的自组装的单层或多层。有机凝胶的三维网络可以是交联的。交联可以是物理或化学的。本文使用的短语“引晶形式因数”包括具有合适的三维形状的纳米颗粒，其能够充当结晶的晶种。形式因数包括，但不限于：球体、棒状体、椭圆体、立方体、板材等。引晶形式因数的实例将是结晶的球形ZnO纳米颗粒。本文使用的术语“纳米颗粒”涉及平均尺寸(直径或最长纵轴)在0.1纳米(nm)和100nm之间的颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造至少部分结晶的薄膜的方法，所述方法包括：引导多个结晶纳米颗粒至衬底；将非晶形材料的薄膜沉积在所述多个结晶纳米颗粒的至少一部分上；并且诱导所述薄膜非晶形材料的至少一部分结晶。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 13/836,6461.制造至少部分结晶的薄膜的方法，所述方法包括：
引导多个结晶纳米颗粒至衬底；
将非晶形材料的薄膜沉积在所述多个结晶纳米颗粒的至少一部分
上；并且
诱导所述薄膜非晶形材料的至少一部分结晶。
2.权利要求1所述的方法，其中所述衬底是导电聚合物。
3.权利要求1所述的方法，其中所述诱导结晶提供所述非晶形材
料的横向外延生长。
4.权利要求1所述的方法，其中所述诱导结晶是所述非晶形材料
的异相成核。
5.权利要求1所述的方法，其中所述多个结晶纳米颗粒的一个或
多个是Janus颗粒。
6.权利要求1所述的方法，其中所述非晶形材料的薄膜包括金属
氧化物、金属氮化物、氮化硼、氮化硅或金刚石的一种或多种。
7.权利要求1所述的方法，其中所述非晶形材...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·N·兰阿德，M·A·玛图斯，G·M·纽布鲁姆，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US