包含新型导体和介电组合物的薄膜晶体管制造技术

本发明专利技术涉及包括新型介电层和新型电极的薄膜晶体管，所述新型电极包括可通过干热转移法提供的金属组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含新型介电层和新型电极的薄膜晶体管，所述新型介电层包含聚合物/染料和聚合物组合物，所述新型电极包含可通过干热转移法提供的金属组合物。背景与传统的晶体管相比，全部或部分由有机材料制成的薄膜晶体管(TFT)会不太昂贵且容易制造，且可用于当传统的晶体管不经济且不需要高密度的应用。例如，有机薄膜晶体管可用于电子纸、海报和书籍、智能卡、玩具、仪表和用于产品辨认的电子条形码。有机TFT还可由挠性材料制成，这种TFT可用于控制用于计算机、膝上型电脑和电视的挠性面板显示器中的二极管。有机TFT的一个特别的优点在于有可机会使用降低或消除需要化学蚀刻剂、光掩模和基于溶剂的方法的热印刷方法来制造TFT。存在用于构建电子器件的层的热转移的几个已知的实例。对可印刷的电子产品的具体要求包括可热成像的绝缘层或介电钝化层。例如，WO 2005/004205公开了一种通过热转移法在衬底上形成填充的介电材料的图案的方法，该方法包括将可热成像的施主元件(包括基础膜、光热转换(LTHC)层和介电材料转移层)暴露于热。在薄膜晶体管(TFT)中，介电层用于使栅极与半导体和源极-漏极绝缘。其主要的作用是允许电场通过，但不允许电流通过。基本要求是介电15层具有高体积电阻率(大于1014 ohm-cm)以防止电流泄漏；且基本上不含针孔以防止导电层之间灾难性短路。介电层还必须具有高纯度以便不使相邻的半导体层掺杂；应该薄(例如为约5微米或更少)，且具有用于低电压操作的高介电常数。对可印刷的电子产品的另 一个具体要求是热转移施主允许带图案地热转移具有良好转移性能和与各种材料良好粘着性的导电金属层。例如，WO 03/035279 Al公开了用于沉积电子构件(feature)(包括导电层)的前体组合物和方法。特别需要这样的热转移施主，其中在转移后无需进一步加热或烘烤带图案的金属层以获得高电导率金属层。需要包含介电层和/或可通过干热转移法提供的电极的TFT。为了使性能最优化，TFT和TFT阵列的I开关或平均I开关(在TFT阵列的情况下)应优选为约1E + 05或更大，更优选为约1E + 06或更大。此外，TFT阵列的性能应表征为非常高的功能器件产率，优选为约98%或更大，更优选为约99°/。或更大，最优选为约100%。还需要长TFT寿命，优选50天后I开关下降约为初始值的一半或更少；和高迁移率，优选为约0.05cm "s"或更大，更优选为约0.1cm "s"或更大，最优选为约0.5 cm -V或更大。需要具有窄阈值电压分布的TFT阵列，优选约85%的阈值电压分布为约IOV或更少；且TFT/电容器阵列的TFT和电容器产率均为约98。/。或更大，更优选为约99%或更大，最优选为约100%。专利技术概述本专利技术的一方面为一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括(a)村底；(b)栅极；(c)介电层；(d)源极；(e)漏极；和(f)半导体层；其中所述栅极、源极和漏极中至少一个包含金属组合物(A)，所述组合物包含(l)为所述金属组合物总重量的约65-约95%重量的选自以下的金属粉末Ag、 Cu及其合金；具有许多平均最长尺寸为约5nm-约1500nrn的金属颗粒；和(2)约5-约35%重量的包含一种或多种选自以下的树脂的分散剂选自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚杂芳族亚乙烯基类及其衍生物的导电聚合物；选自丙烯酸类和苯乙烯类-丙烯酸类胶乳，基于溶液的丙烯酸类和苯乙烯类-丙烯酸类聚合物或共聚物及其组合的不导电聚合物；乙烯与一种或多种选自(甲基)丙烯酸酯、乙酸乙烯酯、 一氧化碳和(甲基)丙烯酸的单体的共聚物；和聚乙酸乙烯酯及其共聚物。本专利技术的另一方面为一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括(a)村底；(b)栅极；(c)介电层；(d)源极；(e)漏极；和(f)半导体层；其中所述介电层的电阻率为约1014ohm-cm或更大，且包括至少一个ij，所述^爿包含(l)一种或多种选自以下的介电聚合物选自丙烯酸类、苯乙烯类和苯乙烯类-丙烯酸类胶乳，基于溶液的丙烯酸类、苯乙烯类和苯乙烯类-丙烯酸类聚合物，及其组合的丙烯酸类和苯乙烯类聚合物；选自部分氢化的聚(4-羟基苯乙烯)、聚(4-羟基苯乙烯)、以及聚(4-羟基苯乙烯)与(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸烷基酯、苯乙烯和烷基取代的苯乙烯的共聚物的杂原子取代的苯乙烯类聚合物，其中所述烷基为C1-C18直链或支链烷基；酚醛聚合物或共聚物和低聚物或共聚低聚物及其组合；和聚(乙酸乙烯酯)；和(2)为^U干重的约0.5%重量-约10。/。重量的一种或多种近IR染料，该染料在i爿内在约600-约1200nm范围内具有最大吸收。本专利技术的另一方面为一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括(a)衬底；(b)栅极；(c)介电层；(d)源极；(e)漏极；和(f)半导体层；其中所述介电层的电阻率为约1014 ohm-cm或更大，且包括至少一个^ C,所述^ C包含一种或多种选自丙烯酸类、苯乙烯类和苯乙烯类-丙烯酸类胶乳的介电聚合物；包含至少约85%重量的选自以下的单体(曱基)丙烯酸烷基酯、苯乙烯和烷基取代的苯乙烯，其中所述烷基为C1-C18直链或支链烷基。附图概述附图说明图1A和IB为用于形成本专利技术的一个实施方案的TFT的热成傳_ 介电施主的横截面图。图2A为用于形成本专利技术的 一个实施方案的TFT的具有梯度染料 层的热成像介电施主的横截面图。图2B为用于形成本专利技术的 一个实施方案的TFT的具有梯度纳米 颗粒层的热成像介电施主的横截面图。图3A和3B为用于形成本专利技术的一个实施方案的TFT的热成像 金属施主的横截面图。图4A和4B分别为带图案的金属施主元件120的未转移部分和 在受主元件200上带图案的金属转移层的已转移部分的横截面图。图5A-D为可用于本专利技术的各种实施方案的各种TFT模式的横截面图。图6为本专利技术的一个实施方案的TFT的横截面图。 图7说明对于由本专利技术的一个实施方案的介电层制成的晶体管， 使用-50 V的漏电压扫描，电流与门电压的关系。专利技术详述在阐述下述实施方案的细节之前，定义或阐明一些术语。定义本文使用的术语"芳族"是指与离域Tl-电子连续共轭的不饱和的 环状有机化合物或基团。所述芳族基团可具有一个或多个各自具有2n + 2个兀-电子的环。该术语包括具有 一个或多个杂原子且环中具有 兀-电子的基团。在一个实施方案中，杂原子选自N、 O和S。本文使用的术语"并苯"是指以直链线形排列的包含两个或多于 两个邻位稠合的苯环的烃母体成分。"并苯"包括萘(两个邻位稠合 的苯环)和蒽(三个邻位稠合的苯环)。四个或多于四个稠合的苯环体系18的命名用表示苯环数量的数字为前缀并在后面结尾加上"-并苯，，表 示。无论是作为另一个术语的一部分还是单独使用，术语"烷基"表 示饱和烃基。烷基的实例包括正丁基、正戊基、正庚基、异丁基、叔 丁基和异戊基。该术语包括杂烷基。在一个实施方案中，烷基具有l-20个碳原子。在一个实施方案中，所述烷基为氟烷基。术语"烷基醚"是指一个或多个碳原子被O置换且通过氧连接 的烷基。术语"醚烷基"是指一个或多个碳原子被O置换且通过碳连接 的烷基。无论是作为另一个术语的一部分还是单独使用，术语"链烯基" 表示在基团的相邻碳原子之间具有一个或多个双键的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括：　ａ）衬底；　ｂ）栅极；　ｃ）介电层；　ｄ）源极；　ｅ）漏极；和　ｆ）半导体层；　其中所述栅极、源极和漏极中至少一个包含金属组合物（Ａ），所述组合物包含：（１）为所述金属组合物总重量的约６５－约９５％重量的选自以下的金属粉末：Ａｇ、Ｃｕ及其合金；具有许多平均最长尺寸为约５ｎｍ－约１５００ｎｍ的金属颗粒；和　（２）约５－约３５％重量的包含一种或多种选自以下的树脂的分散剂：选自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚杂芳族亚乙烯基类及其衍生物的导电聚合物；选自丙烯酸类和苯乙烯类－丙烯酸类胶乳、基于溶液的丙烯酸类和苯乙烯类－丙烯酸类聚合物或共聚物及其组合的不导电聚合物；乙烯与一种或多种选自（甲基）丙烯酸酯、乙酸乙烯酯、一氧化碳和（甲基）丙烯酸的单体的共聚物；和聚乙酸乙烯酯及其共聚物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RK贝利，GB布兰歇特，JW卡特伦，RJ彻斯特菲尔德，高峰，HD格利克斯曼，MB戈德芬格，GD贾科克斯，LK约翰逊，RL克伊塞延，I马拉乔维奇，孟鸿，JS梅斯，G努涅斯，G奥奈尔，KG沙普，NG塔西，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]