用于制备晶体管介电层的墨水、墨水膜层及其制备方法和应用技术

本公开涉及一种用于制备晶体管介电层的墨水、墨水膜层及其制备方法和应用，该墨水含有聚乙烯醇肉桂酸酯、聚合物添加剂、表面活性剂和有机溶剂；所述聚乙烯醇肉桂酸酯的重均分子量为10,000‑50,000；所述聚合物添加剂的重均分子量为1,000‑50,000，所述聚合物添加剂为选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；相对于1mL所述有机溶剂，聚乙烯醇肉桂酸酯的含量为1‑50mg，所述聚合物添加剂的含量为0.1‑25mg，所述表面活性剂的含量为0.05‑1mg。本公开的墨水具有优异的喷墨性能和成膜性能，具有可紫外交联的特性，由其制备的晶体管介电层可以防止墨水渗透，同时还可以阻隔电子传输，提高介电层的绝缘性能，该墨水可以采用喷墨打印的方法制备有机薄膜晶体管的介电层。

Ink, ink film layer for preparing transistor dielectric layer, preparation method and application thereof

The invention relates to a method for ink, ink film and its preparation method and application for preparing transistor dielectric layer, the ink containing polyvinyl cinnamate, polymer additives, surfactants and organic solvents; the polyvinyl cinnamate weight average molecular weight of 10000 50000; the average molecular weight of polymer additives the amount is 1000 50000, the polymer additives for at least one selected from the group consisting of polystyrene and polymethyl methacrylate; 1mL relative to the organic solvent, the content of polyvinyl cinnamate was 1 50mg, the content of polymer additives for 0.1 25mg, content of the surfactant is 0.05 1mg. The public has the excellent performance of the inkjet ink and film-forming properties, has the characteristics of UV crosslinking, preparation of the transistor dielectric layer can prevent the ink penetration by the system, but also can improve the insulation performance of transmission electron barrier, dielectric layer, dielectric layer manufacturing method of the ink can be used inkjet printing preparation of organic thin film transistor.

【技术实现步骤摘要】
用于制备晶体管介电层的墨水、墨水膜层及其制备方法和应用
本公开涉及有机电子器件材料领域，具体地，涉及一种用于制备晶体管介电层的墨水、墨水膜层及其制备方法和应用。
技术介绍
有机薄膜晶体管是有机电子器件的核心元件，它的重要器件参数包括：载流子迁移率、电流开关比、阈值电压和亚阈值斜率。有机电子器件可以通过真空镀膜、溶液旋涂、喷墨打印、图案压印等方法制备，具有制备工艺简单、成本低(仅为硅芯片的1％-10％)、易封装、可与柔性衬底兼容以及可在室温条件下处理和可大面积批量生产等优点。其中喷墨打印法是实现有机场效应晶体管的大面积制备的重要途径之一。有机薄膜场效应晶体管(OrganicThinFilmTransistors,OTFTs)是一种以有机小分子或者聚合物薄膜作为有源层，并将其沉积到介电层衬底上，具有逻辑开关特性的场效应晶体管。与传统的无机场效应晶体管相比，OTFTs具有以下优点：第一、有机材料来源广泛，而且可以通过调节有机小分子和聚合物材料的分子结构来改变材料的性能，以满足实际的需求；第二、OTFTs的加工工艺相对简单，对生产设备、加工条件和加工环境要求较低，因此生产成本低廉；第三、OTFTs可采用低温沉积法或者溶液成膜法进行加工，不仅加工速度快，而且还可以制备大面积的器件。目前许多研究发现，OTFTs的载流子主要在半导体层与介电层界面之间2-6个单分子层传输，这表明介电层的性能将对半导体层的结构产生直接影响，进而影响器件的综合性能。因此，研制性能优越的介电层材料对OTFTs的发展具有重要意义。现有技术中采用PVCN配置的墨水都是用来旋涂在所需要的基底上，没有能够喷墨打印的PVCN墨水，旋涂的方式会导致98％的溶液浪费，且退火时间长，墨水薄膜制备效率较低。
技术实现思路
本公开的目的是：第一方面，提供一种用于制备晶体管介电层的墨水，该墨水可以用于通过打印法制备有机薄膜晶体管的介电层；第二方面，提供本公开第一方面所提供的墨水的制备方法；第三方面，提供一种采用本公开第一方面所提供的墨水制备墨水膜层的方法；第四方面，提供一种通过本公开第三方面所提供的制备墨水膜层的方法所制作的墨水膜层；第五方面，提供一种本公开第一方面所提供的墨水或本公开第四方面所提供的墨水膜层在制备晶体管介电层中的应用。为了实现上述目的，本公开第一方面，提供了一种用于制备晶体管介电层的墨水，该墨水含有聚乙烯醇肉桂酸酯、聚合物添加剂、表面活性剂和有机溶剂；所述聚乙烯醇肉桂酸酯的重均分子量为10,000-50,000；所述聚合物添加剂的重均分子量为1,000-50,000，所述聚合物添加剂为选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；相对于1mL所述有机溶剂，聚乙烯醇肉桂酸酯的含量为1-50mg，所述聚合物添加剂的含量为0.1-25mg，所述表面活性剂的含量为0.05-1mg。可选地，所述聚合物添加剂的重均分子量为5,000-25,000。可选地，所述聚合物添加剂为聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯，所述聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的重量比为1：(0.1-5)。可选地，所述表面活性剂为非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂为选自烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇辛基苯基醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪胺聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺聚氧乙烯醚或嵌段聚氧乙烯-聚氧丙烯醚中的至少一种。可选地，所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚或聚乙二醇辛基苯基醚。可选地，所述有机溶剂为选自甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺或苯甲醚中的至少一种。可选地，所述墨水的粘度为1-20mPa·s。可选地，所述墨水的表面张力为60mN/m以下。本公开第二方面，提供了本公开第一方面所提供的墨水的制备方法，该方法包括：使所述聚乙烯醇肉桂酸酯、所述聚合物添加剂、所述表面活性剂与所述有机溶剂混合，得到所述墨水。可选地，该方法包括：使所述聚乙烯醇肉桂酸酯、所述聚合物添加剂、所述表面活性剂与所述有机溶剂混合后依次进行搅拌、超声和过滤。可选地，所述搅拌的时间为0.1-2h，所述超声的时间为1-10min，超声频率为20-40kHz，所述过滤的精度为0.1-0.5μm。本公开第三方面，提供了一种制备墨水膜层的方法，该方法包括：使本公开第一方面所提供的墨水涂覆至基底上，经热处理和紫外交联处理后得到所述墨水膜层；其中，所述涂覆的方法为选自喷墨打印、丝网印刷、旋涂或刮涂中的至少一种。可选地，所述涂覆的方法为喷墨打印。可选地，所述基底为选自聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯中的至少一种。可选地，所述热处理的温度为110-150℃，热处理时间为5-30min；所述紫外交联处理的时间为5-30min。本公开第四方面，提供了一种通过本公开第三方面所提供的制备墨水膜层的方法所制作的墨水膜层；本公开第五方面，提供了一种本公开第一方面所提供的墨水或本公开第四方面所提供的墨水膜层在制备晶体管介电层中的应用。本公开通过调配墨水的组成，提供了用于制备晶体管介电层的墨水，本公开的墨水具有优异的喷墨性能和成膜性能，具有可紫外交联的特性，由该墨水制备的晶体管介电层可以防止墨水渗透，同时还可以阻隔电子传输，提高介电层的绝缘性能。本公开的墨水可以采用喷墨打印的方法制备有机薄膜晶体管的介电层，从而实现全溶液法、甚至是全打印法制备有机薄膜晶体管，提高有机薄膜晶体管的生产效率和生产规模。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。本公开第一方面，提供一种用于制备晶体管介电层的墨水，该墨水含有聚乙烯醇肉桂酸酯、聚合物添加剂、表面活性剂和有机溶剂；所述聚乙烯醇肉桂酸酯的重均分子量为10,000-50,000；所述聚合物添加剂的重均分子量为1,000-50,000，所述聚合物添加剂为选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；相对于1mL所述有机溶剂，聚乙烯醇肉桂酸酯的含量为1-50mg，所述聚合物添加剂的含量为0.1-25mg，所述表面活性剂的含量为0.05-1mg。本公开通过调配墨水的组成，提供了用于制备晶体管介电层的墨水，本公开的墨水具有优异的喷墨性能和成膜性能，具有可紫外交联的特性，由该墨水制备的晶体管介电层可以防止墨水渗透，同时还可以阻隔电子传输，提高介电层的绝缘性能。本公开的墨水可以采用喷墨打印的方法制备有机薄膜晶体管的介电层，从而实现全溶液法、甚至是全打印法制备有机薄膜晶体管，提高有机薄膜晶体管的生产效率和生产规模。根据本公开，调整聚合物添加剂的重均分子量和含量可以在一定范围内调节墨水的喷墨性能和成膜性能，为了进一步提高墨水的成膜性能和喷墨性能，优选地，相对于1mL所述有机溶剂，聚乙烯醇肉桂酸酯的含量可以为15-45mg，聚合物添加剂的含量可以为1.5-5mg，表面活性剂的含量可以为0.1-1mg。根据本公开的第一方面，聚乙烯醇肉桂酸酯的含义为本领域技术人员所熟知，其是乙烯基-3-苯基-2-丙烯酸酯的均聚物，英文名为Poly(vinylcinnamate)，CAS号：9050-06-0，结构式如下：其中，n可以为使聚乙烯醇肉桂酸酯的重均分子量为10,000-50,000本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备晶体管介电层的墨水，其特征在于：该墨水含有聚乙烯醇肉桂酸酯、聚合物添加剂、表面活性剂和有机溶剂；所述聚乙烯醇肉桂酸酯的重均分子量为10,000‑50,000；所述聚合物添加剂的重均分子量为1,000‑50,000，所述聚合物添加剂为选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；相对于1mL所述有机溶剂，聚乙烯醇肉桂酸酯的含量为1‑50mg，所述聚合物添加剂的含量为0.1‑25mg，所述表面活性剂的含量为0.05‑1mg。

【技术特征摘要】
1.一种用于制备晶体管介电层的墨水，其特征在于：该墨水含有聚乙烯醇肉桂酸酯、聚合物添加剂、表面活性剂和有机溶剂；所述聚乙烯醇肉桂酸酯的重均分子量为10,000-50,000；所述聚合物添加剂的重均分子量为1,000-50,000，所述聚合物添加剂为选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；相对于1mL所述有机溶剂，聚乙烯醇肉桂酸酯的含量为1-50mg，所述聚合物添加剂的含量为0.1-25mg，所述表面活性剂的含量为0.05-1mg。2.根据权利要求1所述的墨水，其特征在于：所述聚合物添加剂的重均分子量为5,000-25,000。3.根据权利要求1所述的墨水，其特征在于：所述聚合物添加剂为聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯，所述聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的重量比为1：(0.1-5)。4.根据权利要求1所述的墨水，其特征在于：所述表面活性剂为非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂为选自烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇辛基苯基醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪胺聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺聚氧乙烯醚或嵌段聚氧乙烯-聚氧丙烯醚中的至少一种。5.根据权利要求4所述的墨水，其特征在于：所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚或聚乙二醇辛基苯基醚。6.根据权利要求1所述的墨水，其特征在于：所述有机溶剂为选自甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺或苯甲醚中的至少一种。7.根据权利要求1所述的墨水，其特征在于：所述墨水的粘度为1-20mPa·s。8.根据权利要求1所述的墨水，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李胜夏，魏勤，
申请(专利权)人：上海幂方电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31