有机/无机纳米复合材料及其制备方法和用途及TFT技术

技术编号:12675396 阅读:153 留言:0更新日期:2016-01-07 19:29
本发明专利技术公开有机/无机纳米复合材料及其制备方法和用途及TFT,所述有机/无机纳米复合材料由高介电常数纳米粒子与聚酰亚胺基体复合而成,其中,复合材料中高介电常数纳米粒子的质量分数为5-20%。本发明专利技术将纳米粒子分散在采用溶胶-凝胶法制备的聚酰亚胺材料中,该复合材料制备的绝缘层的介电常数和TFT的载流子迁移率大大提高,从而降低了TFT的阈值电压,减小了漏电流,使得器件整体性能得到提高。并且本发明专利技术有机/无机纳米复合材料的制备工艺简单,加工成本低,重复性好,可与现有的器件制备工艺相兼容,从而能够制备高性能的TFT。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及显示
,尤其涉及一种有机/无机纳米复合材料及其制备方法 和用途及一种TFT。
技术介绍
TFT (Thin Film Transistor)是薄膜晶体管的缩写,TFT中的绝缘层材料是影响 TFT性能的重要材料之一。目前许多研究发现,TFT的载流子主要在半导体层与绝缘层界 面之间2-6个单分子层传输,送表明绝缘层的性能会对半导体层的结构产生直接影响,并 进一步影响器件的阔值电压,开关电流比及器件的迁移率等,最终影响TFT的综合性能。 衡量TFT优劣的主要性能参数如迁移率和阔值电压都受绝缘层表面的成膜质 量、绝缘层的介电常数W及绝缘层/有源层界面的性质影响。因此选用不同参数的绝缘材 料就可能得到不同大小的载流子迁移率和阔值电压。绝缘材料的一个最基本参数要求是要 具有较高的介电常数,送是因为较高的介电常数一方面有利于感应出更大的沟道载流子浓 度,另一方面还可提高载流子迁移率,从而可降低器件的阔值电压。绝缘材料的另外一个要 求是要有较好的绝缘层膜质量及具有尽可能少的缺陷和陷阱。 目前用在TFT中的绝缘层材料主要是无机材料,例如Si化、Ti化或者Zr化,送些无 机材料不仅具有较高的介电常数,使其能够降低晶体管的阔值电压和漏电流,而且送些材 料容易获得,因此被广泛应用在TFTs上。但是,送些材料即使在真空的条件下也需要较高 的加工温度,而送就与在柔性基底上制作薄膜晶体管(TFTs)相矛盾,送也导致利用上述材 料进行TFT加工的成本相对较高。后来,人们逐渐把焦点转移到聚合物绝缘层材料上。因 为他们与柔性基底相容性好,而且能在室温下用旋涂和打印等简单的方式进行加工,大大 降低了生产成本。然而,由于聚合物材料的介电常数相对较低,送就使得晶体管的阔值电压 比较高,从而影响聚合物材料作为绝缘层在晶体管上的应用。 因此,现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足,本专利技术的目的在于提供一种有机/无机纳米复合材料 及其制备方法和用途及一种TFT,旨在解决目前TFT绝缘层材料无法同时实现具有高介电 常数性能和降低加工成本的问题。 本专利技术的技术方案如下: 一种有机/无机纳米复合材料,其中,所述有机/无机纳米复合材料由高介电常数 纳米粒子与聚醜亚胺基体复合而成,其中,复合材料中高介电常数纳米粒子的质量分数为 5-20%O 所述的有机/无机纳米复合材料,其中,所述高介电常数纳米粒子为纳米Ti〇2或 纳米Zr化,高介电常数纳米粒子的平均粒径为100 nm。所述的有机/无机纳米复合材料,其中所述高介电常数纳米粒子分散到通过溶 胶-凝胶技术制备的聚醜亚胺基体中实现复合。 一种如上所述的有机/无机纳米复合材料的制备方法,其中,所述方法为: A、 称取物质的量比为1:1的4,4-二氨基二苯離和均苯四甲酸二酢,将4,4-二氨基二 苯離全部溶解在N,N'-二甲基己醜胺溶剂中后,将均苯四甲酸二酢分成多份并逐一加入 反应体系中溶解,制成前驱体聚醜胺酸胶体溶液; B、 将高介电常数纳米粒子粉末分多次加入到前驱体聚醜胺酸胶体溶液中充分反应,得 到无机纳米聚醜胺酸复合溶液; C、 对无机纳米聚醜胺酸复合溶液形成的薄膜进行热亚胺化处理得到有机/无机纳米 复合材料。 所述的有机/无机纳米复合材料的制备方法,其中,所述步骤A中均苯四甲酸二酢 分成多份并逐一加入反应体系中溶解,制成前驱体聚醜胺酸胶体溶液具体为: 将均苯四甲酸二酢分成4份逐次加入到反应体系中,每15分钟加一次均苯四甲酸二酢 并通过超声波揽拌使其完全溶解,当均苯四甲酸二酢全部加完,反应体系出现爬杆现象时, 连续揽拌12h W上,制得前驱体聚醜胺酸胶体溶液。 所述的有机/无机纳米复合材料的制备方法,其中,所述前驱体聚醜胺酸胶体溶 液的固含量为9-11%。 所述的有机/无机纳米复合材料的制备方法,其中,所述步骤B具体为:将高介电 常数纳米粒子粉末分多次加入到前驱体聚醜胺酸胶体溶液中反应化,得到黄色粘稠液体, 并继续揽拌15 min,得到无机纳米聚醜胺酸复合溶液。 所述的有机/无机纳米复合材料的制备方法,其中,所述步骤C具体为: 利用无机纳米聚醜胺酸复合溶液形成薄膜,对无机纳米聚醜胺酸复合溶液所形成的 薄膜采用阶梯升温方法进行热亚胺化处理,从而得到有机/无机纳米复合材料薄膜,其 中,阶梯升温条件为 70°c,60min ;90°C,20min ;110°C,20min ;130°C,20min ;150°C,20min ; 170°C,20min ;180°C,20min ;190°C,20min ;200°C,20min。 一种如上所述有机/无机纳米复合材料的用途,其中,所述有机/无机纳米复合材 料用于作为TFT中的绝缘层材料。 一种TFT,其中,所述TFT的绝缘层采用如上所述的有机/无机纳米复合材料在图 案化的栅极上形成薄膜得到。 本专利技术提供一种有机/无机纳米复合材料及其制备方法和用途及一种TFT,本发 明将纳米粒子分散在采用溶胶-凝胶法制备的聚醜亚胺材料中,该复合材料制备的绝缘层 的介电常数和TFT的载流子迁移率大大提高,从而降低了 TFT的阔值电压,减小了漏电流, 使得器件性能更稳定,并且本专利技术有机/无机纳米复合材料的制备工艺简单,加工成本低, 重复性好,可与现有的TFT制备工艺相兼容,从而能够制备高性能的TFT。【附图说明】 图1为本专利技术具体实施例中均苯四甲酸二酢与4,4-二氨基二苯離进行缩聚反应 生成聚醜胺酸的化学反应方程式图。 图2为本专利技术具体实施例中聚醜胺酸脱水生成聚醜亚胺的亚胺化反应式示意图。 图3为利用本专利技术的有机/无机纳米复合材料制备TFT的制备过程示意图。【具体实施方式】 本专利技术提供一种有机/无机纳米复合材料及其制备方法和用途及一种TFT,为使 本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,W下对本专利技术进一步详细说明。应当理解, 此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。 本专利技术所提供的有机/无机纳米复合材料,是由高介电常数纳米粒子与聚醜亚胺 基体复合而成,复合材料中高介电常数纳米粒子的质量分数为5-20%。其中,所述高介电常 数纳米粒子为纳米Ti化或纳米Zr化,高介电常数纳米粒子的平均粒径优选为100 nm。 本专利技术的有机/无机纳米复合材料是有机相和纳米尺度的无机相结合形成的多 功能复合材料。在两相界面间存在着多种次级化学键(范德华力、氨键等)。纳米尺度的分 散相大大增强了有机/无机纳米复合材料界面间的相互作用,聚合物的网络结构则可W帮 助解决纳米颗粒的分散和稳定的问题。因此,本专利技术的有机/无机纳米复合材料是集无机 物(刚性、尺寸稳定性和热稳定性)、有机物(初性、加工性及介电性能)和纳米粒子的诸多 特性于一身的,具有良好的机械、光和电和磁等许多特异性质的新材料。 聚醜亚胺(PI )是一类W醜亚胺环为特征结构的半梯型结构聚合物,相对介电常 数一般在3. 5左右。送类高聚物具有突出的耐热性、优良的机械性能、电学性能及稳定性能 等,并且它优异的热稳定性W及超高的分解温度和玻璃化转变温度有利于本专利技术的有机/ 无机纳米复合材料中纳米粒子分散的稳定性,不易出现二次团聚。 高介电常数纳米粒子的引入解决了聚醜亚胺基本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种有机/无机纳米复合材料,其特征在于,所述有机/无机纳米复合材料由高介电常数纳米粒子与聚酰亚胺基体复合而成,其中,复合材料中高介电常数纳米粒子的质量分数为5‑20%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:杨帆付东
申请(专利权)人:TCL集团股份有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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