可光固化聚合物電介質及其製備方法和用途的製作方法

2023-07-25 17:19:06

專利名稱：可光固化聚合物電介質及其製備方法和用途的製作方法
可光固化聚合物電介質及其製備方法和用途相關申請的交叉引用本申請要求2008年11月M日提交的美國臨時申請序列號61/117，404的優先權和權益，其公開內容作為參考整體引入本文中。引言下一代電子器件的開發基於有機材料、柔性基材和低成本溶液加工。在大多數有機電子器件中的關鍵組件是在薄膜電晶體中用作柵極絕緣體的聚合物介電層，其為任何電子電路的關鍵組成部件。該聚合物介電層可通過經由溶液相方法如旋塗或印刷使電絕緣 (即介電)聚合物溶液沉積而形成於柵極觸點(對於底柵電晶體結構)或半導體層(對於頂柵電晶體結構)上。為了產生牢固的不溶性介電材料，通常要求交聯步驟。交聯介電薄膜可通過輻照(即光固化)、化學引發劑或熱處理(即退火)而製備。 光固化是有利的，因為其可容易地實施且可避免化學引發劑或長期加熱，它們均可能破壞薄膜均勻性。幾種產生電流的可光固化材料的局限在於需要高能量光如短波長UV射線和長期暴露以獲得充分固化。然而，由於許多聚合物骨架和交聯單元可吸收短波長UV光，因此使用這些可光固化材料可能導致介電薄膜的低效固化。因此，有利的是開發可以在更長波長下交聯的聚合物介電材料，這將導致介電層的固化更快和更深。因此，本領域需要可光固化的聚合物介電組合物，其可使用更長波長的紫外光交聯。更一般的是本領域還需要可提供可溶液加工的介電薄膜的聚合物組合物，所述介電薄膜優選對空氣和/或水分穩定、與不同柵極和/或半導體材料相容且顯示出低漏電流密度。概述鑑於上述情況，本教導提供了電絕緣(即介電)聚合物、基於聚合物的介電組合物 (例如配製劑)和材料(例如膜)，以及可解決現有技術的各種缺陷和短處，包括上述那些缺陷和短處的相關器件。本教導在一個方面提供了可用於製備介電材料的各種聚合物和包括那些聚合物的組合物。在其他所需性能中，本教導的聚合物可在常規有機溶劑中可溶，但在發生交聯， 例如光交聯之後可能變得在相同溶劑中不溶，這導致某些加工優點。更具體而言，本教導提供了在其側基中具有可交聯官能團，例如可光交聯官能團的聚合物，從而使該聚合物例如在輻照暴露時可交聯。交聯官能團可允許形成緻密的交聯聚合物基體。本教導的光敏聚合物及其交聯產物可具有優異的電絕緣性能，這可使其能夠用作電介質。在某些實施方案中， 該光敏聚合物及其交聯產物可在2MV/cm的電場下具有小於或等於約1 X 10-8A/cm2的漏電流密度。本教導的聚合物可具有含香豆素的側基，其中該含香豆素的側基可由下式表示
權利要求
1.一種薄膜電晶體器件，包含 介電層；半導體層； 柵電極； 源電極；和漏電極；其中所述介電層沉積在所述半導體層和所述柵電極之間；並且所述源電極和所述漏電極與所述半導體層接觸，以及其中所述介電層包含聚合物薄膜，所述聚合物薄膜包含含有重複單元的聚合物，所述重複單元具有包含任選取代的香豆素-6-基結構部分的側基。
2.權利要求1的器件，其中所述任選取代的香豆素-6-基結構部分具有下式
3.權利要求2的器件，其中R1和R2相互獨立地選自H、F、-CN和CF3。
4.權利要求2或3的器件，其中R3在每次出現時獨立地選自滷素、OH、-CN、C1^6烷基、 CV6滷代烷基和CV6烷氧基。
5.權利要求1-4中任一項的器件，其中所述聚合物選自乙烯基聚合物、矽氧烷聚合物、 聚馬來醯亞胺、聚乙烯胺及其共聚物並且包含具有包含任選取代的香豆素-6-基結構部分的側基的重複單元。
6.權利要求1-5中任一項的器件，其中所述聚合物為選自聚苯乙烯、聚乙烯基苯酚、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯及其共聚物的乙烯基聚合物並且包含具有包含任選取代的香豆素-6-基結構部分的側基的重複單元。
7.權利要求1-5中任一項的器件，其中所述聚合物包含一個或多個選自下式的重複單元
8.權利要求1-7中任一項的器件，其中所述聚合物包含--個或多個選自下式的重複單元
9.權利要求1-8中任一項的器件，其中所述聚合物的特徵在於一種或多種選自如下的性能介電常數為約1. 1至約5. O ；玻璃化轉變溫度(Tg)為約100°C至約200°C ；在選自茴香醚、二甲苯、環戊酮、環己烷和環己酮的溶劑中的溶解度大於約0. lmg/mL ；最大吸收波長範圍為約250nm至約500nm ；以及分子量為約10，OOODa至約100，OOODa0
10.權利要求1-9中任一項的器件，構造成頂柵器件結構且包含位於所述介電層和所述半導體層之間的中間層。
11.一種由一種或多種乙烯基單體聚合的乙烯基聚合物，其中至少一種乙烯基單體為乙烯基苯酚或其衍生物，並且所述乙烯基聚合物包含具有包含任選取代的香豆素結構部分的側基的重複單元。
12.權利要求11的乙烯基聚合物，其中所述任選取代的香豆素結構部分具有下式
13.權利要求12的乙烯基聚合物，其中至少一種乙烯基單體具有下式
14.權利要求11-13中任一項的乙烯基聚合物，其中至少一種乙烯基單體為丙烯酸酯。
15.權利要求11或12的乙烯基聚合物，其中在所述一種或多種乙烯基單體聚合之後引入所述任選取代的香豆素結構部分。
16.權利要求11-15中任一項的乙烯基聚合物，具有下式
17.權利要求11的乙烯基聚合物，選自7
18.權利要求11-17中任一項的乙烯基聚合物，其中所述聚合物的特徵在於一種或多種選自如下的性能介電常數為1. 1-5. 0 ；玻璃化轉變溫度(Tg)為約100°C至約200°C ；在選自茴香醚、二甲苯、環戊酮、環己烷和環己酮的溶劑中的溶解度大於約0. lmg/mL;最大吸收波長範圍為約250nm至約450nm ；且分子量為約10，OOODa至約100，OOODa。
19.權利要求11-18中任一項的乙烯基聚合物在製備電子器件中的介電層中的用途。
20.一種製備介電材料的方法，所述方法包括製備包含權利要求11-18中任一項的乙烯基聚合物的溶液；將所述溶液沉積到基材上以提供塗層；和使所述塗層暴露於輻照以引發交聯並產生交聯介電材料。
21.一種由權利要求20的方法製備的介電材料，其特徵在於漏電流密度在2MV/cm下小於或為約1X10_8A/Cm2。
全文摘要
公開了基於聚合物的介電組合物(例如配製劑)以及材料(例如膜)和相關器件。該聚合物通常包括可光交聯的側基；例如，該聚合物可以包括一個或多個含香豆素的側基。
文檔編號H01L51/05GK102224611SQ200980146851
公開日2011年10月19日 申請日期2009年11月20日 優先權日2008年11月24日
發明者A·法凱蒂, C·紐曼, J·奎因, S·A·克勒, T·布賴納, 鄭焱, 顏河 申請人:巴斯夫歐洲公司, 破立紀元有限公司