本发明专利技术提供一种两亲性可分散纳米二氧化钛材料，能分散于一极性溶剂与一非极性溶剂，包括以下部分：二氧化钛纳米粒子；至少一脂肪酸，以共价键键结到该二氧化钛纳米粒子，包含一饱和或未饱和、线性或分枝的Ｃ５－Ｃ１８烷链；以及至少一有机磷酸酯，以共价键键结到该二氧化钛纳米粒子，包含一饱和或未饱和、线性或分枝的Ｃ５－Ｃ１７烷链。本发明专利技术还包括将两亲性可分散纳米二氧化钛材料应用于有机薄膜晶体管上。
【技术实现步骤摘要】
两亲性可分散纳米二氧化钛材料狱领域本专利技术是涉及二氧化钛材料，且特别是涉及一种两亲性可分散二氧化钛 材料及该材料于有机电子组件上的应用。
技术介绍
纳米二氧化钛(Ti02)粒子因具有独特的电子、光学与机械特性，加上其化 学稳定性高及无毒的性质，可与其它材料结合，通过溶液涂布技术制成薄膜 材料，使其应用于各种光电组件时，不但能简化制备工艺且能降低成本，使 纳米二氧化钛粒子更具商业利用价值。为了符合各种溶液制备丄艺，纳米二氧化钛粒子需要分散于各种不同极 性的溶剂，有时也需要与另一种高极性或低极性的材料相互分散以形成一复 合材料，特别当应用于有机电子组件时(例如有机薄膜晶体管，OTFT)，还需 要考虑涂布的二氧化钛薄膜会不会对下层基材造成溶解现象。美国专利US 6,811,723公开一种有机溶胶，包括二氧化钛粒子与一两性 化合物，通过两性化合物吸附于二氧化钛粒子上，使此溶胶能溶解于较广极 性范围溶剂中。美国专利US 2004/0029978公开一种界面活性剂，包括一金属氧化物与 其上修饰有机链，由于金属氧化物本身为亲水性，而有机链为亲油性，使整 个界面活性剂具有两性特征。因此，业界急需开发一种能适用于较广溶剂范围的纳米二氧化钛材料， 以期应用于有机电子组件时能符合各种溶液制备工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够能适用于较广溶剂范围的纳米二氧化钛 材料。本专利技术主要提供一种两亲性可分散纳米二氧化钛材料，能分散于一极性溶剂与一非极性溶剂，包括以下部分二氧化钛纳米粒子；至少一脂肪酸， 以共价键键结到所述二氧化钛纳米粒子，包括一饱和或未饱和、线性或分枝 的C5-C18垸链；以及至少一有机磷酸酯，以共价键键结到所述二氧化钛纳米粒子，包括饱和或未饱和、线性或分枝的C5-C17烷链。本专利技术另提供一种顶电极(topgate)式有机薄膜晶体管，包括 一基材；一 源极电极与一漏极电极，位于该基材之上； 一有机半导体层，位于该源极电 极与漏极电极之上； 一栅极绝缘层，位于该有机半导体层之上，其中该栅极 绝缘层包括一第一绝缘层与一第二绝缘层，该第二绝缘层包括一高分子以及 本专利技术的两亲性可分散纳米二氧化钛材料；以及一栅极电极，位于该栅极绝 缘层之上。本专利技术提供的纳米二氧化钛材料的优点在于其可分散的溶剂范围广泛； 还能与高分子溶液相互分散，并通过溶液制备工艺涂布于有机电于组件上； 在作为栅极绝缘层时，能使有机晶体管的操作电压降低；还能避免对下层有 机半导体层造成溶解现象。附图说明图1为一顶电极式有机薄膜晶体管，用以说明本专利技术的两亲性可分散纳 米二氧化钛材料的应用图2为一粒径分布图，用以说明本专利技术的两亲性可分散纳米二氧化钛材 料分散于氯苯的分散度。图3为一粒径分布图，用以说明本专利技术的两亲性可分散纳米二氧化钛材 料分散于乙醇的分散度。图4为一粒径分布图，用以说明本专利技术的两亲性可分散纳米二氧化钛材 料与极性高分子的分散度。图5为一漏极电压vs.电流的关系图，用以说明比较例的组件效能。图6为一漏极电压vs.电流的关系图，用以说明实施例3的组件效能。其中，主要组件符号说明如下10 ~基材 20 源极电极30 ~漏极电极 40 有机半导体层50 ~栅极绝缘层 51 ~第一绝缘层52 第二绝缘层 60 栅极电极。本专利技术提供一种两亲性可分散纳米二氧化钛材料，其能分散于较广溶剂 范围，包括极性溶剂与非极性溶剂，此纳米二氧化钛材料以二氧化钛纳米粒 子作为主体，至少--脂肪酸以及至少一有机磷酸酯，分别以共价键键结到二 氧化钛纳米粒子，其中脂肪酸包括饱和或未饱和、线性或分枝的C5-C18烷链， 而有机磷酸酯包括饱和或未饱和、线性或分枝的C5-C17烷链。以下将详述两 亲性可分散纳米二氧化钛材料的制作方式。首先合成具脂肪酸表面修饰的纳米二氧化钛粒子，再经由表面配位基取 代反应(surfaceligand exchange),将部分脂肪酸取代成有机磷酸酯，以得到表 面具有2种或2种以上不同配位基的纳米二氧化钛粒子，由于这些纳米粒子 表面因具有2种或2种以上不同极性的官能基，所以具有两亲性，能分散于 较广的溶剂范围。本专利技术所使用的脂肪酸，包括饱和或未饱和、线性或分枝的C5-C18烷链， 例如油酸(oleic acid)、棕榈酸(palmitic acid)、亚麻油酸(linoeic acid)、月桂酸 (lauric acid)、壬酸(pelargonic acid)或上述的组合；而有机磷酸酯包括液态有机 磷酸酯或固态有机磷酸酯，液态有机磷酸酯例如为磷酸二乙酯，例如(2-氰基 乙基)磷酸二乙酯(diethyl(2-cyanoethyl) phosphonate)(本文简称Pl)、 (2-丙酮基) 磷酸二乙酯(diethyl(2-oxopropyl)phosphonate)(本文简称P2)、 3-磷酰丙酸三乙 酯(triethyl 3-phosphono-propionate)(本文简称P3)或(2-酮基-2-苯基乙烷基)磷 酸二乙酯(diethyl(2-oxo-2-phenylethyl)phosphonate)(本文简称P4)，而固态有机 磷酸酯例如聚乙酰氧基苯乙烯磷酸酯(poly acetoxystyrene phosphonate)(本文 简称PAS-P)或聚乙烯基苯酚磷酸酯(poly vinylphenol phosphonate)(本文简称 PVP-P)，这些磷酸酯的结构式如下所示<formula>formula see original document page 6</formula>OH 〇A cPVP-P PAS陽P合成的纳米二氧化钛材料可分散的溶剂范围广泛，依照学术上溶剂分类(参考数据Handbook of solvents, Dr. George Wypych， ISBN 1-895198-24-0)，溶剂范围从极性值2.4 6.4，其中非极性溶剂例如甲苯(toluene)、 二甲苯(xylene)、氯苯(chlorobenzene)、 己烷(hexane)或苯(benzene); 而极性溶齐[[例如乙醇(ethanol)、正丙醇(n-propanol)、正丁醇(n-butanol)、己醇(hexanol)、二甲基甲酰胺(dimethyl formamide， DMF)、乙酸乙酯(ethyl acetate)或丙酮(acetone)。此外，本专利技术的两亲性可分散纳米二氧化钛粒子还能与高分子溶液相互分散，并通过溶液制备工艺涂布于有机电子组件上。其中高分子可以是高极性分子或低极性分子，高极性分子例如聚乙烯基苯酚(poly vinylphenol, PVP)或聚乙烯醇丁醛-乙烯醇-乙烯酯共聚物(poly (vinyl butyral-co-vinylalcohol-co-vinyl acetate)),低极性分子例如聚苯乙烯(poly styrene)或聚(3-己垸基噻吩)(P3HT)。而溶液制备工艺例如旋转涂布法(spin-coating)、喷印法(inkjet誦printing)、烧祷《去(cast)、巻式J妾角虫印刷法(roll-to-roll contact—printing)或浸泡式涂布法(dip-co本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种两亲性可分散纳米二氧化钛材料，能分散于一极性溶剂与一非极性溶剂，包括以下部分： 二氧化钛纳米粒子； 至少一脂肪酸，以共价键键结到该二氧化钛纳米粒子，包含一饱和或未饱和、线性或分枝的Ｃ５－Ｃ１８烷链；以及 至少一有机磷酸 酯，以共价键键结到该二氧化钛纳米粒子，包含一饱和或未饱和、线性或分枝的Ｃ５－Ｃ１７烷链。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨丰瑜，徐美玉，黄桂武，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[]
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