用于有机薄膜晶体管的可UV图案化的聚合物掺混物制造技术

一种聚合物掺混物包含与隔离聚合物掺混的有机半导体聚合物；用于生成活性自由基的至少一种光引发剂；以及包含C＝C键、硫醇或其组合的至少一种交联剂，使得所述有机半导体聚合物是二酮基吡咯并吡咯‑稠合噻吩聚合材料，所述稠合噻吩是β取代的，并且所述隔离聚合物具有非共轭骨架。还提出了形成具有聚合物掺混物的有机半导体装置的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于有机薄膜晶体管的可UV图案化的聚合物掺混物背景1、
本公开涉及作为有机薄膜晶体管(OTFT)中的半导体层的可UV图案化的有机半导体/隔离聚合物掺混物。2、
技术介绍
有机薄膜晶体管(OTFT)作为常规硅基技术的替代选择已引起广泛关注，常规的硅基技术需要高温和高真空沉积工艺，以及复杂的光刻图案化方法。半导体(即，有机半导体，OSC)层是OTFT中的一种重要部件，其可有效影响装置的性能。传统的无机TFT装置阵列制造技术常依赖于光刻法作为图案化工艺。然而，光刻法在图案转移或光致抗蚀剂移除期间常涉及苛刻的氧(O2)等离子体，以及涉及侵蚀性显影溶剂，它们可以严重地损坏OSC层并导致装置性能显著下降。本公开提出了得到改进的可UV图案化的有机半导体/隔离聚合物掺混物及其用于有机薄膜晶体管的OSC层的用途。
技术实现思路
在一些实施方式中，一种聚合物掺混物包含：与隔离聚合物掺混的有机半导体聚合物；被构造用于生成活性自由基的至少一种光引发剂；以及包含C＝C键、硫醇或其组合的至少一种交联剂，其中，所述有机半导体聚合物是二酮基吡咯并吡咯-稠合噻吩聚合材料，其中，稠合噻吩是β取代的，并且其中，所述隔离聚合物具有非共轭骨架。在可与任何的其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述有机半导体聚合物存在的量在1重量％至99重量％的范围内；所述隔离聚合物存在的量在1重量％至99重量％的范围内；所述至少一种光引发剂存在的量在0.1重量％至5重量％的范围内；以及所述至少一种交联剂存在的量在0.05重量％至10重量％的范围内。在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述有机半导体聚合物存在的量在10重量％至50重量％的范围内。在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述至少一种光引发剂存在的量在0.1重量％至2.0重量％的范围内；并且所述至少一种交联剂存在的量在0.3重量％至5.0重量％的范围内。在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述聚合物掺混物还包含：抗氧化剂、润滑剂、增容剂或流平剂中的至少一种，其存在的量在0.05重量％至5重量％的范围内。在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述有机半导体聚合物包含式1或式2的重复单元，或者其盐、异构体或类似物：其中，在式1和式2中：m为大于或等于1的整数；n为0、1或2；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8可以独立地为氢、取代或未取代的C4或更高级烷基、取代或未取代的C4或更高级烯基、取代或未取代的C4或更高级炔基、或者C5或更高级的环烷基；a、b、c和d独立地为大于或等于3的整数；e和f为大于或等于零的整数；X和Y独立地为共价键、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的稠合芳基或稠合杂芳基、炔或烯；并且A和B可以独立地为S或O中的任意一种，条件是：(i)至少R1或R2中的一种；R3或R4中的一种；R5或R6中的一种；以及R7或R8中的一种是取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、或者环烷基；(ii)如果R1、R2、R3或R4中的任意一种是氢，则R5、R6、R7或R8均不为氢；(iii)如果R5、R6、R7或R8中的任意一种是氢，则R1、R2、R3或R4均不为氢；(iv)e和f不可同时为0；(v)如果e或f中的任意一者为0，则c和d独立地为大于或等于5的整数；以及(vi)所述聚合物具有分子量，其中，聚合物的分子量大于10,000。在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述隔离聚合物是以下中的至少一种：聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、烷基取代的聚丙烯腈(R-PAN)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡胶(SBR)、聚苯乙烯-共-丙烯腈、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)，聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚磺酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚酰胺、聚苯硫醚、聚甲基丙烯酸甲酯-嵌段-聚丙烯酸丁酯(PMMA-b-PBA)、或其衍生物、其共聚物及其混合物。在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述隔离聚合物包含不饱和的C＝C骨架。在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述至少一种光引发剂包括：1-羟基-环己基-苯基-酮(184)；2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁-1-酮(369)；二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦(TPO)；2-异丙基噻吨酮(ITX)；1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮2-(O-苯甲酰肟)(HRCURE-OXE01)；2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮(BDK)；过氧化苯甲酰(BPO)；羟基苯乙酮(HAP)；2-羟基-2-甲基苯基丙酮(1173)；2-甲基-4'-(甲硫基)-2-吗啉代苯丙酮(907)；2-苄基-2-(二甲氨基)-4'-吗啉代丙基苯基甲酮(IHT-PI910)；4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯(EDB)；O-苯甲酰苯甲酸甲酯(OMBB)；双-(2,6-二甲氧基苯甲酰)-苯基氧化膦(BAPO)；4-苯甲酰-4’-甲基二苯基硫醚(BMS)；二苯甲酮(BP)；1-氯-4-丙氧基噻吨酮(CPTX)；氯噻吨酮(CTX)；2,2-二乙氧基苯乙酮(DEAP)；二乙基噻吨酮(DETX)；苯甲酸2-二甲氨基乙酯(DMB)；2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMPA)；2-乙基蒽醌(2-EA)；对-N,N-二甲基-二甲氨基苯甲酸乙酯(EDAB)；二甲氨基苯甲酸2-乙基己酯(EHA)；4,4-双-(二乙氨基)-二苯甲酮(EMK)；甲基二苯甲酮(MBF)；4-甲基二苯甲酮(MBP)；米蚩酮(MK)；2-甲基-1-[4(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙酮(1)(MMMP)；4-苯基二苯甲酮(PBZ)；2,4,6-三甲基-苯甲酰-乙氧基苯基氧化膦(TEPO)；或者其组合。在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述至少一种交联剂包括：异氰脲酸三烯丙酯(TAIC)、三羟甲基丙烷巯基丙酸酯(TRIS)、在一些实施方式中，形成有机半导体装置的方法包括：在有机溶剂中将有机半导体聚合物与隔离聚合物掺混形成聚合物掺混物；将聚合物掺混物的薄膜沉积在基材上方；使用光掩膜将所述薄膜暴露于UV光以形成图案化薄膜；以及在溶剂中对图案化薄膜进行显影以移除薄膜的未图案化区域，其中，有机半导体聚合物是二酮基吡咯并吡咯-稠合噻吩聚合材料，其中，所述稠合噻吩是β取代的，并且其中，所述隔离聚合物具有非共轭骨架。在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述方法还包括：在沉积和暴露之间，在50℃至200℃范围内的温度下对薄膜进行第一加热，加热10秒至10分钟范围内的时间。在可与任意其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述方法还包括：在显影后，在50℃至200℃范围内的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物掺混物，其包含：/n与隔离聚合物掺混的有机半导体聚合物；/n被构造用于生成活性自由基的至少一种光引发剂；和/n包含C＝C键、硫醇或其组合的至少一种交联剂，/n其中，所述有机半导体聚合物是二酮基吡咯并吡咯-稠合噻吩聚合材料，其中，稠合噻吩是β取代的，并且/n其中，所述隔离聚合物具有非共轭骨架。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚合物掺混物，其包含：
与隔离聚合物掺混的有机半导体聚合物；
被构造用于生成活性自由基的至少一种光引发剂；和
包含C＝C键、硫醇或其组合的至少一种交联剂，
其中，所述有机半导体聚合物是二酮基吡咯并吡咯-稠合噻吩聚合材料，其中，稠合噻吩是β取代的，并且
其中，所述隔离聚合物具有非共轭骨架。


2.如权利要求1所述的聚合物掺混物，其中：
所述有机半导体聚合物存在的量在1重量％至99重量％的范围内；
所述隔离聚合物存在的量在1重量％至99重量％的范围内；
所述至少一种光引发剂存在的量在0.1重量％至5重量％的范围内；以及
所述至少一种交联剂存在的量在0.05重量％至10重量％的范围内。


3.如权利要求2所述的聚合物掺混物，其中：
所述有机半导体聚合物存在的量在10重量％至50重量％的范围内。


4.如权利要求2所述的聚合物掺混物，其中：
所述至少一种光引发剂存在的量在0.1重量％至2.0重量％的范围内；以及
所述至少一种交联剂存在的量在0.3重量％至5.0重量％的范围内。


5.如权利要求2所述的聚合物掺混物，其还包括：
抗氧化剂、润滑剂、增容剂或流平剂中的至少一种，其存在的量在0.05重量％至5重量％的范围内。


6.如权利要求1所述的聚合物掺混物，其中，所述有机半导体聚合物包含式1或式2的重复单元，或者其盐、异构体或类似物：



其中，在式1和式2中：
m为大于或等于1的整数；
n为0、1或2；
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8可以独立地为氢、取代或未取代的C4或更高级烷基、取代或未取代的C4或更高级烯基、取代或未取代的C4或更高级炔基、或者C5或更高级的环烷基；
a、b、c和d独立地为大于或等于3的整数；
e和f为大于或等于零的整数；
X和Y独立地为共价键、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的稠合芳基或稠合杂芳基、炔或者烯；并且
A和B可以独立地为S或O中的任意一种，条件是：
i.至少R1或R2中的一种；R3或R4中的一种；R5或R6中的一种；以及R7或R8中的一种是取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、或者环烷基；
ii.如果R1、R2、R3或R4中的任意一种是氢，则R5、R6、R7或R8均不为氢；
iii.如果R5、R6、R7或R8中的任意一种是氢，则R1、R2、R3或R4均不为氢；
iv.e和f不可同时为0；
v.如果e或f中的任意一者为0，则c和d独立地为大于或等于5的整数；以及
vi.所述聚合物具有分子量，其中，聚合物的分子量大于10,000。


7.如权利要求1所述的聚合物掺混物，其中，所述隔离聚合物是以下中的至少一种：聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、烷基取代的聚丙烯腈(R-PAN)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡胶(SBR)、聚苯乙烯-共-丙烯腈、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚磺酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚酰胺、聚苯硫醚、聚甲基丙烯酸甲酯-嵌段-聚丙烯酸丁酯(PMMA-b-PBA)、或其衍生物、其共聚物及其混合物。


8.如权利要求1所述的聚合物掺混物，其中，所述隔离聚合物包含不饱和C＝C骨架。


9.如权利要求1所述的聚合物掺混物，其中，所述至少一种光引发剂包括：1-羟基-环己基-苯基-酮(184)；2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁-1-酮(369)；二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦(TPO)；2-异丙基噻吨酮(ITX)；1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮2-(O-苯甲酰肟)(HRCURE-OXE01)；2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮(BDK)；过氧化苯甲酰(BPO)；羟基苯乙酮(HAP)；2-羟基-2-甲基苯基丙酮(1173)；2-甲基-4'-(甲硫基)-2-吗啉代苯丙酮(907)；2-苄基-2-(二甲氨基)-4'-吗啉代丙基苯基甲酮(IHT-PI910)；4-(...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺明谦，J·金，李鑫，李阳，王宏祥，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US