一种制备银电极的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种制备银电极的方法及其应用。该方法包括下述步骤：1）将图案化的衬底处理过的基片浸泡在混合溶液中或将所述混合溶液滴注在所述图案化的衬底上；其中，所述混合溶液由氢氧化二氨合银溶液和含醛基化合物的溶液组成；2）将步骤1）处理后的基片在20-80℃保温1-10分钟，即得到所述银电极。本发明专利技术制备银电极的方法还可用于制备有机功能器件如有机场效应晶体管、传感器和太阳能电池及有机逻辑电路如反相器和振荡器，以及应用到大规模的集成电路中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低温、低成本制备银电极的方法及其应用。
技术介绍
实现低温，低成本设计有机场效应晶体管及其电路一直都是这一领域的重要课题。对于有机场效应晶体管而言，其主要有 栅电极，绝缘层，半导体层和源漏电极组成。采用低温处理的有机绝缘层和溶液法制备的有机半导体层已经实现了低温，低成本的设计理念。源漏电极作为有机场效应晶体管的重要组成部分，其作用是向半导体层中注入载流子，通常使用的是高功涵的金属，如最常用的金，此外还有银等。但是现阶段大部分的金属电极(金，银等)是通过真空蒸镀的方法得到源漏电极，银电极的制备还可以通过喷墨打印的方式得到，但是这两种方法，真空蒸镀需要很高的温度，而喷墨打印中的银纳米颗粒的处理温度也比较高(高于150°C)，而且银纳米颗粒的价格也比较贵。所以找到一种低温，低成本制备电极的方法将是推动有机电子器件工业化应用的重要前提。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低温、低成本制备银电极的方法。本专利技术所提供的制备银电极的方法，包括下述步骤I)将图案化的衬底浸泡在混合溶液中或将所述混合溶液滴注在所述图案化的衬底上；其中，所述混合溶液由氢氧化二氨合银(分子式=Ag(NH3)2OH)溶液和含醛基化合物(R-CHO)的溶液组成；2)将步骤I)处理后的衬底在20_80°C保温1-10分钟，即得到所述银电极。其中，所述氢氧化二氨合银溶液是按照下述方法制备得到的将质量百分比1%-4%的氨水加入到5-10ml质量百分比2%-6%的银盐溶液中，混匀，即得透明的银氨溶液。所述银盐可为硝酸银，醋酸银等。所述含醛基化合物的溶液是按照下述方法制备得到的将10_200mg含醛基化合物加入到5-20ml的去离子水中，混匀即得。所述含醛基化合物具体可为甲醛、乙醛、葡萄糖坐寸o所述氢氧化二氨合银溶液和所述含醛基化合物的溶液的体积比为(1-4) ( 1-4)。所述衬底包括各种硬质衬底如玻璃、陶瓷、硅片等以及各种非水溶性基板如柔性玻璃、PEN (聚2，6—萘二甲酸乙二醇酯)、PI (聚酰亚胺)或者PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、PS (聚苯乙烯)等。本专利技术的另一目的是提供上述方法的应用。本专利技术所提供的应用是将上述制备银电极的方法用于制备有机场效应晶体管及有机逻辑电路如反相器和振荡器，以及应用到大规模的集成电路中。本专利技术的再一个目的是提供一种制备有机场效应晶体管以及有机逻辑电路的方法。所述有机场效应晶体管包括衬底、栅电极、绝缘层、源漏电极以及有机半导体层，其制备方法包括下述步骤第一步带有栅电极衬底的清洗将沉积有栅电极的衬底依次用去离子水、丙酮、异丙醇超声清洗后氮气吹干。第二步高分子绝缘层的制备和处理在步骤一中清洗后的衬底上制备高分子薄膜层，在大气中热处理冷却后即得到连续均匀的聚合物绝缘层，此绝缘层介电常数约为3. O。第三步准备制备银电极的溶液 将制备银电极所需的溶液A (氢氧化二氨合银溶液)和溶液B (含醛基化合物的溶液)按照一定的配比制备好。第四步按照本专利技术提供的制备银电极的方法制备源漏电极利用图案化的方式在聚合物绝缘层上将源漏电极图案化，将第三步中制备好的两种溶液混合，然后将图案化的衬底浸泡在混合溶液中或者将混合溶液滴注在图案化的衬底上即可，再经过热处理和后期的处理之后即得到银电极。第五步半导体薄膜的制备在第四步获得的银电极上用有机物成膜方法制作一层有机半导体薄膜。其半导体材料可以选择诸如并五苯等化合物。所述有机逻辑电路的方法包括衬底、栅电极、绝缘层、源漏电极、有机半导体层以及栅电极与栅电极或者栅电极与源漏电极之间的互连导线，其制备方法包括下述步骤第一步栅电极的图案化利用图案化的技术将栅电极图案化成有机逻辑电路所需的构型，然后再将具有图案化栅极电极的衬底，依次用去离子水、丙酮、异丙醇超声清洗后氮气吹干。第二步高分子绝缘层的制备和处理将步骤一中清洗后的衬底上制备高分子薄膜层，在大气中热处理冷却后即得到连续均匀的聚合物绝缘层，此绝缘层介电常数约为3。第三步准备制备银电极的溶液将制备银电极所需的溶液A (氢氧化二氨合银溶液)和溶液B (含醛基化合物的溶液)按照一定的配比制备好。第四步按照本专利技术提供的制备银电极的方法制备逻辑电路中的源漏电极及互连线利用图案化的方式在聚合物绝缘层上将源漏电极及互连导线图案化，将第三步中制备好的两种溶液混合，然后将图案化的衬底浸泡在混合溶液中或者将混合溶液滴注在图案化的衬底上即可，再经过热处理和后期的处理之后即可获得银电极。第五步半导体薄膜的制备在第四步获得的银电极上用有机物成膜方法制作一层有机半导体薄膜。其半导体材料可以选择诸如并五苯等化合物。所述有机场效应管和有机逻辑电路的制备方法，第一步中所述衬底均由下述任意一种材料制成玻璃(如ITO玻璃)、陶瓷、聚合物和硅片。衬底上的栅电极均由具有低电阻的材料构成，包括金、银、铝、铜等各种金属及合金材料以及金属氧化物(如氧化铟锡)导电材料。制备栅电极的方法可采用真空热蒸镀、磁控溅射、等离子体增强的化学气相沉积等各种沉积方法。栅电极上的绝缘层均由具有良好的介电性能和表面性能的绝缘材料构成。制备方式可通过旋涂有机聚合物、蒸镀或者热氧化绝缘层等方式。第三步中，溶液A和溶液B的配制在试管中得到的，第四步图案化的方法在可通过光刻或者亲疏水处理方式获得，而银电极的制备是在烧杯中得到的，银电极的厚度可以控制在(70-300)nm。第五步有机半导体层均由具有场效应性能的有机半导体材料构成，包括有机小分子材料、高分子聚合物材料或它们混合物。成膜方式可以是蒸镀、旋涂、甩膜、滴膜、印刷、提拉等技术。本专利技术的方法具有以下特点和优点I、原材料成本低(即氢氧化二氨合银溶液和含醛基化合物的溶液便宜)。2、操作简单，在烧杯中即可进行，而且制备整个过程都是在低温下(20-80 V )操作的。3、通过控制反应的时间，温度和反应的量可以很好的控制银电极的间距，厚度和粗糙度。 4、可以实现大面积的制备，不论在硬的衬底上(玻璃、陶瓷、硅片等)还是在柔性玻璃、PEN、PI或者PMMA，PS等非水溶性基板上均可制备银电极。5、本专利技术方法不仅适用于有机场效应晶体管中银电极的制备，还可适用于其它有机光电器件与集成系统，如传感器、发光晶体管、太阳能电池等中银电极及互连导线的制备。附图说明图I为本专利技术制备银电极用的两种溶液(银氨溶液A即Ag(NH3)2OH和溶液B即含有醛基的化合物)，以及本专利技术实例中涉及的有机材料并五苯(Pentacene)、聚酰胺酸(Polyamic acid)和聚酰亚胺(polyimide)的分子式。图2为本专利技术提供的典型有机场效应晶体管和有机逻辑电路的结构示意图。图3为本专利技术制备的典型银电极的X射线衍射图。图4为本专利技术制备的基于并五苯为有机半导体的场效应晶体管的输出曲线和转移曲线图。图5为本专利技术制备的基于并五苯为有机半导体的反相器、振荡器的电学特性曲线。具体实施例方式本专利技术提供的制备导电性能良好的银电极的方法，不但可以用于制备具有良好性能的有机场效应晶体管，而且在有机逻辑电路中也可以用于制备很好的银互连导线，并且这种能够大面积制备银电极的方法还可以在大规模集成电路中得到广泛的应用。有机逻辑电路就是基于有机场效应晶体管的集成，不同的是要进行栅极与栅极或者栅极与源漏电极之间的互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备银电极的方法，包括下述步骤：1）将图案化的衬底浸泡在混合溶液中或将所述混合溶液滴注在所述图案化的衬底上；其中，所述混合溶液由氢氧化二氨合银溶液和含醛基化合物的溶液组成；2）将步骤1）处理后的衬底在20？80℃保温1？10分钟，即得到所述银电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡文平，江浪，董焕丽，纪德洋，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：