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，该墨水含有聚甲基倍半硅氧烷、聚合物添加剂和表面活性剂和有机溶剂。本公开提供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，相比于传统的旋涂制备方法来说极大地降低了对墨水的消耗量，能够按需喷墨，所打印出的薄膜可图案化。

【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
有机场效应晶体管(OrganicFeld-EffectTransistors,OFET)是以有机半导体材料作为有源层的晶体管器件。和传统的无机半导体器件相比，由于其可应用于生产大面积柔性设备而被人们广泛的研究，在有机发光、有机光探测器、有机太阳能电池、压力传感器、有机存储设备、柔性平板显示、电子纸等众多领域具有潜在而广泛的应用前景。现有技术中采用表面具有ITO层的玻璃衬底来制造具有PMSQ栅极电介质的OFET。具体为：将基材在丙酮和异丙醇中进行超声波清洗以及UV/O3清洗，然后将PMSQ溶液旋涂在基材表面上，并在环境空气中在150℃下固化1小时。目前采用PMSQ配置的墨水都是旋涂在所需要的基底上，旋涂的方式会导致98％的溶液浪费。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种能够在塑料柔性基底上打印可图案化的薄膜的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。为了实现上述目的，本公开第一方面：提供一种用于制备晶体管介电层的墨水，其特征在于，该墨水含有聚甲基倍半硅氧烷、聚合物添加剂、表面活性剂和有机溶剂；所述聚甲基倍半硅氧烷的重均分子量为2,000-100,000；所述聚合物添加剂的重均分子量为2,000-1,000,000，所述聚合物添加剂为聚苯乙烯和/或聚甲基丙烯酸甲酯；所述有机溶剂为丙二醇单甲醚乙酸酯和/或二甲基亚砜；相对于1mL所述丙二醇单甲醚乙酸酯，所述聚甲基倍半硅氧烷的含量为0.01-0.5g，所述聚合物添加剂的含量为0.005-0.5g，所述表面活性剂的含量为0.1-100mg。可选地，所述聚合物添加剂的重均分子量为2,000-1,000,000。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：(0.01-100)。可选地，所述表面活性剂为选自聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙烯基吡咯烷酮、氟碳表面活性剂FS-64、乙二醇单甲醚、乙二醇苯醚、二丙二醇单甲醚、丙二醇苯醚、辛基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。可选地，所述表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚。可选地，所述墨水的粘度为2-20mPa·s，表面张力为20-60mN/m。本公开第二方面：提供一种制备本公开第一方面所述的墨水的方法，该方法包括：使所述聚甲基倍半硅氧烷、聚合物添加剂、表面活性剂和有机溶剂混合，得到所述墨水。可选地，该方法包括：使所述聚甲基倍半硅氧烷、聚合物添加剂、表面活性剂和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0.1-2h，超声频率为10-80kHz，所述过滤的精度为0.1-0.5μm。本公开第三方面：提供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述的墨水涂覆至基底上，经热处理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、刮涂和点胶中的至少一种。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和聚萘二甲酸乙二醇酯等塑料基底的至少一种。可选地，所述热处理的温度为80-150℃，热处理时间为5-60min。本公开第四方面：提供由本公开第三方面所述的方法制备得到的墨水膜层。本公开第五方面：提供本公开第一方面所述的墨水或本公开第四方面所述的墨水膜层在制备晶体管介电层中的应用。通过上述技术方案，本公开提供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，相比于传统的旋涂制备方法来说极大地降低了对墨水的消耗量，能够按需喷墨，所打印出薄膜的可图案化。此外，本公开的墨水还能用于薄膜封装，具有广泛的实用性。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。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是将实施例3所制备的墨水喷墨打印一层所得到的PMSQ膜的膜厚检测结果；图2是将实施例3所制备的墨水喷墨打印两层所得到的PMSQ膜的膜厚检测结果；图1和图2中，横坐标代表长度，以打印薄膜上表面为水平面，纵坐标代表基底距离打印薄膜上表面的值，该值的绝对值为膜厚。具体实施方式以下结合附图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，该墨水含有聚甲基倍半硅氧烷、聚合物添加剂、表面活性剂和有机溶剂；所述聚甲基倍半硅氧烷的重均分子量为2,000-100,000；所述聚合物添加剂的重均分子量为2,000-1,000,000，所述聚合物添加剂为聚苯乙烯和/或聚甲基丙烯酸甲酯；相对于1mL所述丙二醇单甲醚乙酸酯，所述聚甲基倍半硅氧烷的含量为0.01-0.5g，所述聚合物添加剂的含量为0.005-0.5g，所述表面活性剂的含量为0.1-100mg。根据本公开，聚甲基倍半硅氧烷可以商购得到，也可以按照文献Adv.Mater.2010,22,4706–4710中记载的方法合成得到。根据本公开，聚合物添加剂能够起到调控墨水粘度和表面张力的作用，使墨水能够满足各种涂覆方法、尤其是喷墨打印法的工艺要求，以形成性能良好的不同厚度的薄膜。其中聚合物添加剂的重均分子量可以在较大范围内变化，为了进一步有效调节墨水的表面张力和粘度，优选地，所述聚合物添加剂的重均分子量可以为2,000-500,000。所述聚合物添加剂优选为聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。根据本公开，当所述聚合物添加剂为聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯时，聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的重量比可以为1：(0.01-100)，优选为1：(0.05-50)，在上述优选的含量范围内，该墨水具有更好的可成膜性能和喷墨性能。根据本公开，表面活性剂有助于调控墨水的表面张力，使墨水能够满足各种涂覆方法、尤其是喷墨打印法的工艺要求。所述表面活性剂的种类可以为本领域的常规种类，为了使墨水的表面张力更适合于喷墨打印法的工艺要求，表面活性剂优选为选自聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙烯基吡咯烷酮、氟碳表面活性剂FS-64、乙二醇单甲醚、乙二醇苯醚、二丙二醇单甲醚、丙二醇苯醚、辛基酚聚氧乙烯醚中的至少一种，更优选地，所述表面活性剂可以为聚乙二醇辛基苯基醚。上述种类的表面活性剂可以通过商购获得。本公开的墨水具有优异的可喷墨性能和成膜性能，所述墨水20℃下的粘度可以为2-20mPa·s；墨水的表面张力可以为20-60mN/m。本公开提供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，相比于传统的旋涂制备方法来说极大地降低了对墨水的消耗量，能够按需喷墨，所打印出薄膜的可图案化。此外，由于PMSQ为和传统用的灌封胶材质一样的有机硅，因此也可用于薄膜封装，具有广泛的实用性。本公开第二方面，提供一种制备本公开第一方面所提供的墨水的方法，该方法包括：使所述聚甲基倍半硅氧烷、聚合物添加剂、表面活性剂和有机溶剂混合，得到所述墨水。根据本公开，该方法还可以包括：使所述聚甲基倍半硅氧烷、聚合物添加剂、表面活性剂和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备晶体管介电层的墨水，其特征在于，该墨水含有聚甲基倍半硅氧烷、聚合物添加剂和表面活性剂和有机溶剂；所述聚甲基倍半硅氧烷的重均分子量为2,000‑100,000；所述聚合物添加剂的重均分子量为2,000‑1,000,000，所述聚合物添加剂为聚苯乙烯和/或聚甲基丙烯酸甲酯；所述有机溶剂为丙二醇单甲醚乙酸酯和/或二甲基亚砜；相对于1mL所述有机溶剂，所述聚甲基倍半硅氧烷的含量为0.01‑0.5g，所述聚合物添加剂的含量为0.005‑0.5g，所述表面活性剂的含量为0.1‑100mg。

【技术特征摘要】
2017.10.30 CN 20171102940241.一种用于制备晶体管介电层的墨水，其特征在于，该墨水含有聚甲基倍半硅氧烷、聚合物添加剂和表面活性剂和有机溶剂；所述聚甲基倍半硅氧烷的重均分子量为2,000-100,000；所述聚合物添加剂的重均分子量为2,000-1,000,000，所述聚合物添加剂为聚苯乙烯和/或聚甲基丙烯酸甲酯；所述有机溶剂为丙二醇单甲醚乙酸酯和/或二甲基亚砜；相对于1mL所述有机溶剂，所述聚甲基倍半硅氧烷的含量为0.01-0.5g，所述聚合物添加剂的含量为0.005-0.5g，所述表面活性剂的含量为0.1-100mg。2.根据权利要求1所述的墨水，其中，所述聚合物添加剂的重均分子量为2,000-1,000,000。3.根据权利要求1所述的墨水，其中，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：(0.01-100)。4.根据权利要求1所述的墨水，其中，所述表面活性剂为选自聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙烯基吡咯烷酮、氟碳表面活性剂FS-64、乙二醇单甲醚、乙二醇苯醚、二丙二醇单甲醚、丙二醇苯醚或辛基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。5.根据权利要求4所述的墨水，其中，所述表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚。6.根据权利要求1所述的墨水，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李胜夏，张文显，魏勤，蓝河，
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