專利名稱：用于制造有機(jī)絕緣體的組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于制造有機(jī)絕緣體的組合物。更具體地說，本發(fā)明涉及用于制造有機(jī)絕緣體的組合物，以及采用該組合物制造的有機(jī)絕緣體。該組合物含有(i)有機(jī)-無機(jī)雜化材料；(ii)至少1種有機(jī)金屬化合物和/或有機(jī)聚合物；以及(iii)一種用于溶解組分(i)和(ii)的溶劑。
相關(guān)技術(shù)的說明薄膜晶體管(下面稱作‘TFT’)，已常在顯示裝置中使用，并由硅半導(dǎo)體膜、氧化的硅絕緣膜和金屬電極構(gòu)成。目前，用于半導(dǎo)體材料的有機(jī)TFT己經(jīng)開發(fā)(美國(guó)專利No.5,347,114)。由于其具有良好的性質(zhì)，該材料在世界各地己進(jìn)行了研究。具體地說，有機(jī)TFT是撓性的，并便于制造，加速了它們?cè)趫?chǎng)顯示器領(lǐng)域中的應(yīng)用。
自從聚乙炔，一種具有半導(dǎo)體特性的共軛的有機(jī)聚合物的開發(fā)，對(duì)有機(jī)的聚合半導(dǎo)體材料的研究正在蓬勃開展。這種材料作為新型電子裝置的基材，已在不同的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，例如，功能性電子裝置和光學(xué)裝置。這是由于在有機(jī)半導(dǎo)體中使用時(shí)，有機(jī)聚合物呈現(xiàn)很多優(yōu)點(diǎn)它們可采用各種不同的合成路線而低成本地進(jìn)行合成；它們可容易地制成纖維或膜；以及它們呈現(xiàn)良好的撓性和優(yōu)良的導(dǎo)電性。
作為使用有機(jī)導(dǎo)電性聚合物制造的很多裝置中的一種，從1980年開始，對(duì)特征為含有有機(jī)聚合物的有機(jī)TFT作為活性膜已進(jìn)行了研究。近幾年來，對(duì)這種有機(jī)TFT在全世界進(jìn)行了廣泛研究。該有機(jī)TFT具有類似于常用的Si-TFT的結(jié)構(gòu)，但其不同在于是一種代替硅的作為半導(dǎo)體材料使用的有機(jī)聚合物。在制造有機(jī)TFT的方法中，半導(dǎo)體層的薄膜是在大氣壓下通過印刷法進(jìn)行制造。該法與使用等離子體法相反，其通過化學(xué)蒸汽沉積(CVD)，該法煩瑣但實(shí)質(zhì)上是用于硅薄膜的形成。然而，對(duì)有機(jī)TFT來說，可使用一種采用塑料基材的連續(xù)輥壓的輥壓法，以致可低成本制造晶體管。
通常，在電荷載體遷移率中，有機(jī)TFT等于或優(yōu)于非晶形硅TFT，但它們的驅(qū)動(dòng)及閾電壓非常高。采用非晶形硅和并五苯(pentacence)，電荷載體遷移率呈0.6cm2/V-秒(N.Jackson，54thAnnual Device Research Conference Digest1996)，但存在一些問題，驅(qū)動(dòng)電壓大于100V，并且亞閾值電壓是非晶形硅的50倍。
為了控制驅(qū)動(dòng)電壓和降低閾電壓，針對(duì)采用高的k絕緣體進(jìn)行非常少量的研究，不僅在硅TFT領(lǐng)域，而且在有機(jī)硅TFT領(lǐng)域(美國(guó)專利No.5,981，970，Science，Vol.283，p822～824，Organic Electronics 3，65～72)。例如，鐵電絕緣材料，例如BaxSr1-xTiO3(BST)、Ta2O5、Y2O3或TiO2，以及具有介電比大于15的無機(jī)絕緣材料，例如PbZrxTi1-xO3(PZT)、Bi4Ti3O12、BaMgF4、SrBi2(Ta1-xNbx)2O9、Ba(Zr1-xTix)O3(BZT)、BaTiO3或SrTiO3已有報(bào)道(美國(guó)專利No.5,946,551)。采用這些材料的裝置既可以采用沉積法(CVD，濺射法或ALD法)也可以采用溶膠-凝膠法進(jìn)行涂布。已有報(bào)導(dǎo)裝置的電荷載體遷移率小于0.6cm2/V-秒和驅(qū)動(dòng)電壓小于-5V。然而，就各種基體而論，因?yàn)榇蟛糠种圃旆椒ㄖ幸蟾邷?200～400℃)，這限制了使用。還有，它難以采用印刷法制造裝置。目前，含聚酰亞胺、BCB(苯并環(huán)丁烯)、光敏丙烯?；鹊挠袡C(jī)絕緣膜，不能與無機(jī)絕緣體的性質(zhì)相適應(yīng)(美國(guó)專利No.6,232,157)。
目前，在各種驅(qū)動(dòng)裝置上使用有機(jī)TFT已作了很多研究。然而，為了實(shí)現(xiàn)有機(jī)TFT的實(shí)際使用，不僅液晶顯示器(LCD)而且含有機(jī)電致發(fā)光裝置的可撓性顯示器，要求電荷載體遷移速率高于10cm2/V-秒。另外，為了簡(jiǎn)便和成本降低，要求在制造方法中，通過全印刷法或全旋涂法在塑料基材上涂布絕緣膜。針對(duì)具有簡(jiǎn)單的制造方法和改進(jìn)的電荷載體遷移速率的有機(jī)絕緣體己進(jìn)行了許多研究。焦點(diǎn)是提供一種形成有機(jī)活性層的有利條件，與無機(jī)絕緣膜相比，由此使有機(jī)活性層的顆粒大小增加。通常，這些有機(jī)絕緣膜顯示的介電比為3～4，其要求30～50V的高驅(qū)動(dòng)電壓和15～20V的高閾值電壓。
為了增加介電比，有人嘗試在絕緣聚合物中分散納米級(jí)大小的鐵電陶瓷粒子(美國(guó)專利No.6,586,791)。但這方法也存在某些問題。陶瓷粒子影響有機(jī)活性層的形成，從而降低電荷載體遷移率或增加泄漏電流。這就需要使用具有良好介電性的另外絕緣膜。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，必須開發(fā)出具有高介電比和優(yōu)良的絕緣性的并且增加半導(dǎo)體顯示性的有機(jī)TFT。
本發(fā)明簡(jiǎn)述鑒于上述問題進(jìn)行本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種用于制造有機(jī)絕緣體的組合物，該有機(jī)絕緣體呈現(xiàn)低的閾值和驅(qū)動(dòng)電壓以及高的電荷載體遷移率。
本發(fā)明的另一目的是提供一種采用上述組合物制造有機(jī)絕緣體的方法。
本發(fā)明的又一目的是提供一種通過上述方法制造有機(jī)絕緣體。
本發(fā)明的再一目的是提供一種從上述組合物制造的有機(jī)TFT。
按照本發(fā)明的目的，提供一種用于制造有機(jī)絕緣體的組合物，該組合物含有(i)至少1種有機(jī)-無機(jī)雜化材料；(ii)至少1種有機(jī)金屬化合物及/或有機(jī)聚合物；(iii)至少1種用于溶解組分(i)和(ii)的溶劑。
按照本發(fā)明的另一目的，提供一種用于制造有機(jī)絕緣體的方法，該法包括用上述組合物涂布基材以形成絕緣膜；以及固化絕緣膜。
按照本發(fā)明的又一目的，提供一種用上述方法制造的有機(jī)絕緣體。
按照本發(fā)明的再一目的，提供一種有機(jī)薄膜晶體管，該晶體管含有基體；門電極；絕緣膜；有機(jī)活性層；源-漏電極，其中，絕緣膜是上述有機(jī)絕緣體。


本發(fā)明的上述及其他目的、特性和其他優(yōu)點(diǎn)，通過結(jié)合附圖的下列詳細(xì)說明將更清楚地理解。其中圖1是常用的薄膜晶體管的簡(jiǎn)略截面圖；圖2是說明實(shí)施例5制造的有機(jī)TFT驅(qū)動(dòng)特性圖；圖3是說明實(shí)施例7制造的有機(jī)TFT驅(qū)動(dòng)特性圖。
本發(fā)明的詳細(xì)說明下面，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地的說明。
用于本發(fā)明有機(jī)絕緣體的組合物，包括(i)至少1種有機(jī)-無機(jī)雜化材料；(ii)至少1種有機(jī)金屬化合物及/或有機(jī)聚合物；(iii)至少1種用于溶解上述2種組分的溶劑。
在本發(fā)明中，有機(jī)-無機(jī)雜化材料可以是有機(jī)硅烷化合物或在有酸或堿催化劑存在下，通過有機(jī)硅烷化合物的水解和縮聚而形成的有機(jī)-無機(jī)雜化聚合物。優(yōu)選的是，有機(jī)-無機(jī)雜化材料可以用式1、2或3表示的有機(jī)硅烷化合物，或在酸或堿催化劑和水存在下，在有機(jī)溶劑中，通過用式1、2或3表示的有機(jī)硅烷化合物的水解和縮聚而形成的有機(jī)-無機(jī)雜化聚合物式1SiX1X2X3X4式2R1SiX1X2X3式3R1R2SiX1X2在式1～3中，R1及R2各獨(dú)立地表示氫原子、C1-10烷基、C3-10環(huán)烷基、C6-15芳基、C2-30丙烯?；蚝h(huán)氧基的烷基、環(huán)烷基或芳基；以及，X1、X2、X3及X4各獨(dú)立地表示鹵原子或C1-5烷氧基。
作為用于制造有機(jī)-無機(jī)雜化聚合物的酸催化劑，可以舉出鹽酸、硝酸、苯磺酸、草酸、甲酸等。作為堿催化劑，可以舉出氫氧化鉀、氫氧化鈉、三乙胺、碳酸氫鈉、吡啶等。在水解和縮聚中使用的催化劑對(duì)單體總量的摩爾比，優(yōu)選為0.000001∶1～10∶1。
在制造有機(jī)-無機(jī)雜化聚合物時(shí)使用的水對(duì)單體總量的摩爾比，優(yōu)選為1∶1～1000∶1。
在制造有機(jī)-無機(jī)雜化聚合物時(shí)使用的有機(jī)溶劑的非限制實(shí)例，包括脂肪烴溶劑例如己烷；芳香烴溶劑例如苯甲醚、1，3，5-三甲基苯和二甲苯；酮類溶劑例如甲基異丁基酮、1-甲基-2-吡咯烷酮、環(huán)己酮和丙酮；醚類溶劑例如四氫呋喃和異丙醚；乙酸酯類溶劑例如乙酸乙酯、乙酸丁酯及丙二醇甲醚乙酸酯；醇類溶劑例如異丙醇和丁醇；酰胺類溶劑例如二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺；硅類溶劑；以及它們的混合物。
按照本發(fā)明，水解和縮聚優(yōu)選是在溫度0～200℃下進(jìn)行0.1～100小時(shí)。
因此，制造的有機(jī)/無機(jī)雜化聚合物的Mw優(yōu)選為3,000～300,000的范圍。
按照本發(fā)明，有機(jī)金屬化合物是指具有良好的絕緣性和高介電比的化合物，其包括具有介電比4或更大的金屬氧化物。有機(jī)金屬化合物的非限制實(shí)例，包括鈦類化合物例如正丁醇鈦(IV)、叔丁醇鈦(IV)、乙醇鈦(IV)、2-乙基己醇鈦(IV)、異丙醇鈦(IV)、(二-異丙氧基)雙(乙?；狨?鈦(IV)、雙(乙?；狨?氧化鈦(IV)、三氯三(四氫呋喃)鈦(III)、三(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酸酯基)鈦(III)、(三甲基)五甲基環(huán)戊二烯基鈦(IV)、五甲基環(huán)戊二烯基三氯化鈦(IV)、五甲基環(huán)戊二烯基三甲氧基鈦(IV)、四氯雙(環(huán)已基巰基)鈦(IV)、四氯雙(四氫呋喃)鈦(IV)、四氯二胺鈦(IV)、四(二乙基氨基)鈦(IV)、四(二甲基氨基)鈦(IV)、雙(叔丁基環(huán)戊二烯基)二氯化鈦、雙(環(huán)戊二烯基)二羰基鈦(II)、雙(環(huán)戊二烯基)二氯化鈦、雙(乙基環(huán)戊二烯基)二氯化鈦、雙(五甲基環(huán)戊二烯基)二氯化鈦、雙(異丙基環(huán)戊二烯基)二氯化鈦、三(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酸酯基)氧鈦(IV)、三異丙氧基氯鈦、環(huán)戊二烯基三氯化鈦、二氯雙(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酸酯基)鈦(IV)、二甲基雙(叔丁基環(huán)戊二烯基)鈦(IV)、和二(異丙氧基)雙(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酸酯基)鈦(IV)；鋯類化合物例如正丁醇鋯(IV)、叔丁醇鋯(IV)、乙醇鋯(IV)、異丙醇鋯(IV)、正丙醇鋯(IV)、乙?；徜?IV)、六氟乙?；徜?IV)、三氟乙?；徜?IV)、四(二乙基氨基)鋯、四(二甲基氨基)鋯、四(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酸酯基)鋯(IV)、以及硫酸鋯(IV)四水合物；鉿類化合物例如正丁醇鉿(IV)、叔丁醇鉿(IV)、乙醇鉿(IV)、異丙醇鉿(IV)、異丙醇一異丙酸鉿(IV)、乙?；徙x(IV)、四(二甲基氨基)鉿；以及，鋁類化合物例如正丁醇鋁、叔丁醇鋁(IV)、仲丁醇鋁、乙醇鋁、異丙醇鋁、乙?；徜X、六氟乙?；徜X、三氟乙?；徜X、以及三(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酸酯基)鋁。
本發(fā)明組合物中使用的有機(jī)金屬化合物的比例，基于100重量份的有機(jī)-無機(jī)雜化材料，優(yōu)選為1～300重量份，更優(yōu)選5～100重量份。當(dāng)該比例大于300重量份時(shí)，產(chǎn)生過量的泄漏電流，致使Ion/Ioff比和電荷載體遷移率惡化。當(dāng)該比例小于1重量份時(shí)，難以形成薄膜，并且電荷載體遷移率明顯下降。
上述有機(jī)聚合物包括許多呈現(xiàn)絕緣性質(zhì)的聚合物。絕緣性有機(jī)聚合物的非限制性實(shí)例包括聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯基縮丁醛、聚縮醛、聚芳化物、聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚亞苯基醚、聚亞苯基硫、聚醚砜、聚醚酮、聚鄰苯二酰胺、聚醚腈、聚醚砜、聚苯并咪唑、聚碳化二酰亞胺、聚硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酰胺、腈橡膠、丙烯酸類橡膠、聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂、酚樹脂、蜜胺樹脂、尿素樹脂、聚丁烯、聚戊烯、聚(乙烯-共聚-丙烯)、聚(乙烯-共聚-丁二烯)、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚(乙烯-共聚-丙烯二烯)、丁基橡膠、聚甲基戊烯、聚苯乙烯、聚(苯乙烯-共聚-丁二烯)、氫化聚(苯乙烯-共聚-丁二烯)、氫化聚異戊二烯以及氫化聚丁二烯。
本發(fā)明的組合物中使用的有機(jī)聚合物比例，基于100重量份的有機(jī)-無機(jī)雜化材料優(yōu)選為0.01～50重量份，更優(yōu)選0.1～25重量份。當(dāng)該比例大于50時(shí)，裝置的性質(zhì)明顯惡化。當(dāng)該比例低于0.01重量份時(shí)，通過旋涂法難以形成薄膜。
在本發(fā)明中，有機(jī)絕緣體的電學(xué)性質(zhì)，例如介電常數(shù)、泄漏電流等可通過改變有機(jī)-無機(jī)雜化材料的比例以及組合物中的有機(jī)金屬化合物及/或有機(jī)聚合物加以控制。
本發(fā)明組合物中使用的有機(jī)溶劑的非限制性實(shí)例，包括脂肪烴溶劑例如己烷；芳香烴溶劑例如苯甲醚、1，3，5-三甲基苯和二甲苯；酮類溶劑例如甲基異丁基酮、1-甲基-2-吡咯烷酮、環(huán)己酮和丙酮；醚類溶劑例如四氫呋喃和異丙醚；乙酸酯類溶劑例如乙酸乙酯、乙酸丁酯及丙二醇甲醚乙酸酯；醇類溶劑例如異丙醇和丁醇；酰胺類溶劑例如二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺；硅類溶劑；以及它們的混合物。
有機(jī)溶劑的用量應(yīng)足以使固體成分，包括有機(jī)-無機(jī)雜化材料和有機(jī)金屬化合物，均勻地涂布在基材表面。在這方面，組合物中的有機(jī)溶劑含量為20～99.9重量％，優(yōu)選70～95重量％。如果有機(jī)溶劑的濃度小于20重量％，固體成分部分不溶解。另一方面，如果有機(jī)溶劑的含量大于99.9重量％，最終的薄膜可以薄到1000?；蚋汀?br> 在本發(fā)明中，提供一種制造有機(jī)絕緣體的方法，該法包括在基體上涂布上述組合物以及固化涂布的膜。本發(fā)明中涂布方法的非限制性實(shí)例包括旋涂法、浸涂法、印刷法、噴涂法、和輥涂法，而旋涂法是最優(yōu)選的。固化是在70～150℃溫度下加熱基體0.5～2小時(shí)而進(jìn)行。
按照上述方法制造的有機(jī)絕緣體顯示優(yōu)良的絕緣性。當(dāng)它用到TFF時(shí)，可以獲得高的電荷載體遷移率、低的驅(qū)動(dòng)和閾電壓以及優(yōu)良的Ion/Ioff比。尤其是，采用濕法例如印刷法或旋涂法可制得絕緣膜，因而所制造的有機(jī)TFT的性質(zhì)方面可與使用CVD法制造的無機(jī)絕緣膜的TFT相匹敵。
此外，本發(fā)明提供一種含有上述有機(jī)絕緣體作為絕緣層的有機(jī)TFT。圖1示出一般的有機(jī)薄膜晶體管(TFT)的簡(jiǎn)圖。該TFT包括基體1；絕緣膜2；有機(jī)活性膜3；門電極4；源電極5和漏電極6。但本發(fā)明可用于各神類型的TFT而不限于圖1所示的TFT。
優(yōu)選的是用塑料、玻璃、硅等制造基材。
在本發(fā)明的有機(jī)TFT中，有機(jī)活性層可用任何一種己知是有機(jī)半導(dǎo)體材料包括導(dǎo)電聚合物的任何材料進(jìn)行制造。優(yōu)選的是有機(jī)活性層由下列材料制造并五苯、酞菁銅、聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚亞苯基亞乙烯基或其衍生物，但又不限于此。
門電極和源電極/漏電極是由金(Au)、銀(Ag)、鋁(Al)、鎳(Ni)和銦錫氧化物(ITO)制造，但又不限于此。
下面，參照下列實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。然而，這些實(shí)施例僅用于說明而不限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1采用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(下面稱作MAPTMS)的聚合物作為有機(jī)-無機(jī)雜化材料。把80.531mmol(20g)的MAPTMS放入燒瓶中，然后，把去離子水中的鹽酸溶液3.5ml(0.001021 mol鹽酸/1ml水)導(dǎo)入燒瓶中。該混合物于室溫下反應(yīng)30分鐘，然后，為了抑制反應(yīng)，往混合物中添加四氫呋喃100ml和二乙醚100ml。把反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)移至分液漏斗并用水洗滌3次。洗滌后，減壓下使揮發(fā)性物質(zhì)蒸發(fā)，產(chǎn)生無色的粘稠的液體MAPTMS聚合物。把該聚合物溶于15ml丙酮，并用0.2μm尺寸的過濾器過濾該溶液，以便脫除細(xì)小的粉末和雜質(zhì)。然后，分離液相，在減壓下脫除揮發(fā)性材料，得到13g無色液體聚合物。
把MAPTMS聚合物和四丁氧基鈦(Ti(OC4H9)4)的混合物(70∶30重量比)溶于丁醇，濃度為10重量％。用旋涂法把該溶液涂布在玻璃基體上，以形成厚7000的膜，然后，把該膜于70℃熱固化1小時(shí)，再于150℃固化30分鐘，以產(chǎn)生絕緣膜。另外，通過OMBD(有機(jī)分子束沉積)沉積700的并五苯。這時(shí)，在2×10-6乇真空壓力、基體溫度80℃和沉積速率0.3A/秒的條件下進(jìn)行沉積。然后，用具有通道長(zhǎng)度100μm和通道寬度1μm的蔭罩，在并五苯活性膜上形成源-漏電極，得到最終的有機(jī)TFT。所制造的有機(jī)TFT的電荷載體遷移率、閾值電壓及Lon/Loff比按照下列說明進(jìn)行測(cè)量，并示于表1。
(1)電荷載體遷移率、閾值電壓裝置的電荷載體遷移率，通過下列公式(4)由(ISD)1/2和VG關(guān)系圖的斜率進(jìn)行計(jì)算，其中，按照下列飽和區(qū)域(1)和(2)的電流方程作圖，并通過下列方程(3)計(jì)算鈄率ISD=WC02Lμ(VG-VT)2----(1)]]>ISD=μC0W2L(VG-VT)----(2)]]> 在上述方程(1)～(4)中，ISD源-漏電流；μ或μFET電荷載體遷移率；C0絕緣層的電容；W通道寬度；L通道長(zhǎng)度；VG門電壓；以及，VT閾電壓。
閾電壓(VT)從VG軸橫切表示(ISD)1/2和VG關(guān)系圖的直線部分的延長(zhǎng)線的交叉點(diǎn)得到。當(dāng)閾電壓的絕對(duì)值近似零時(shí)，電能消耗下降。
(2)Ion/Ioff比Ion/Ioff比從啟動(dòng)時(shí)的最大電流和關(guān)閉時(shí)的最小電流比進(jìn)行測(cè)定，并用下列方程(5)表示
IonIoff=(μσ)C02qNAt2VD2-----(5)]]>在上述方程(5)中，Ion最大電流；Ioff關(guān)閉狀態(tài)的泄漏電流；μ電荷載體遷移速率；σ活性層導(dǎo)電率；q電荷；NA電荷密度；t絕緣層厚度；C0絕緣層的電容；VD漏電壓。
如由該方程所示，介電常數(shù)愈大以及介電膜的厚度愈小，所得到的Ion/Ioff比愈大。因此，介電膜的種類和厚度是決Ion/Ioff比的決定性因素。
表1

如表1所示，有機(jī)TFT呈現(xiàn)大于10的電荷載體遷移率，其在已知的絕緣材料中是最大的值。另外，閾電壓小于-5V，導(dǎo)致低電壓驅(qū)動(dòng)特性。
實(shí)施例2制備7重量％的聚乙烯基丁醛(下面稱作PVB)的丁醇溶液。以表2中所示的比例混合MAPTMS聚合物和PVB溶液，并用該混合物制造絕緣膜。形成絕緣膜的方法和制造有機(jī)TFT的方法都按照實(shí)施例1中同樣的方法進(jìn)行。另外，所得到的有機(jī)TFT的性質(zhì)按照實(shí)施例1中同樣的方法進(jìn)行測(cè)量。
表2

如表2所示，有機(jī)TFT呈現(xiàn)大于105的Ion/Ioff比，大于8cm2/V·s的電荷載體遷移率，相應(yīng)顯示良好的晶體管特性。
實(shí)施例3制備7重量％的PVB的丁醇溶液。按表3中所示的比例混合PVB溶液、MAPTMS聚合物和鈦酸四丁酯，并把該混合物在鋁基材上旋轉(zhuǎn)涂布到2000厚的膜，然后，將該膜于70℃固化1小時(shí)和于150℃固化30分鐘，以制成絕緣膜。在該絕緣膜上是沉積鋁膜以形成M-I-M(金屬-絕緣體-金屬)的電容器結(jié)構(gòu)。采用它，在100kHz測(cè)量單位面積的電容C0。從測(cè)得的介電比，按下式(6)測(cè)定介電常數(shù)C0＝εε0(A/d)(6)其中，C0是介電電容；ε和ε0分別為介電材料和真空的介電常數(shù)；A為裝置的面積；以及d為介電材料的厚度。
表3

實(shí)施例4制備7重量％的PVB的丁醇溶液。按表4中所示的比例混合PVB溶液、MAPTMS聚合物和鈦酸四丁酯，并使用該混合物制造絕緣膜。形成絕緣膜的方法和制造有機(jī)TFT的方法按照實(shí)施例1中同樣的方法來進(jìn)行。另外，所得到的有機(jī)TFT的性質(zhì)按照實(shí)施例1中同樣的方法來進(jìn)行測(cè)量。
表4

在表4中可以看出，有機(jī)鈦的增加導(dǎo)致電荷載體遷移率和Ion/Ioff比的降低，而閾電壓也下降。此外，還看出MAPTMS聚合物的增加導(dǎo)致電荷載體遷移速率和Ion/Ioff比的增加，電荷載體遷移率增加到100倍、Ion/Ioff比增加到10000倍。
實(shí)施例5往PVB溶液(7重量％)0.15g和鈦酸四丁酯0.35g的混合物中分別混入0.1g、0.25g、0.5g及0.75g MAPTMS聚合物，并用這些混合物制造絕緣膜。形成絕緣膜的方法和制造有機(jī)TFT的方法按照實(shí)施例1中同樣的方法進(jìn)行。所得到的TFT的驅(qū)動(dòng)特性示于圖2。在圖2中，隨著有機(jī)-無機(jī)雜化材料量的增加，泄漏電流降低，通過的電流(on-current)及電荷載體遷移率增加。閾電壓低于-5V，其比常用的有機(jī)絕緣體低。
實(shí)施例6按表5中所示的比例，混合MAPTMS聚合物、環(huán)氧樹脂及鈦酸四丁酯，并往其中加入丁醇，制成溶液。按照實(shí)施例1同樣的方式，用旋涂法把該溶液涂布在基材上，制成絕緣膜，然后，按照表5中所示的條件將其固化。按照實(shí)施例1的同樣方式，制造有機(jī)TFT，有機(jī)TFT的性質(zhì)按照實(shí)施例1的同樣方式進(jìn)行測(cè)量。
表5

在表5中，可以看到使用環(huán)氧樹脂，導(dǎo)至和使用PVB時(shí)類似的驅(qū)動(dòng)性質(zhì)。還發(fā)現(xiàn)電學(xué)性質(zhì)不僅隨著所用的有機(jī)-無機(jī)雜化材料的量而且也隨著固化方法而變化。在實(shí)施例6-6的情況下，該裝置的電荷載體遷移率及Ion/Ioff比顯示高值。
實(shí)施例7往PVB溶液(7重量％)0.15g和鈦酸四丁酯0.35g的混合物中加入0.75gMAPTMS，并把該混合物溶于丁醇以制造10重量％溶液。按照實(shí)施例1中同樣的方法旋涂該溶液。按照實(shí)施例1中同樣的方法進(jìn)行有機(jī)TFT的制造，按照實(shí)施例中同樣的方法測(cè)量得到的有機(jī)TFT的性質(zhì)。從圖3中，計(jì)算的Ion/Ioff比為約104以及電荷載體遷移速率為約3～5cm2/V·s。此時(shí)，Ion/Ioff比及電荷載體遷移速率降低至某種程度，但看到所制得的有機(jī)TFT，與現(xiàn)有的有機(jī)絕緣體相比，具有良好的性質(zhì)。
為了說明的目的，盡管本發(fā)明公開了優(yōu)選的實(shí)施方案，但在不偏離所附權(quán)利要求中所公開的本發(fā)明的范圍和精神，可進(jìn)行各種改進(jìn)、添加和置換。
權(quán)利要求
1.一種用于制造有機(jī)絕緣體的組合物，其包括(i)至少1種有機(jī)-無機(jī)雜化材料；(ii)至少1種有機(jī)金屬化合物及/或有機(jī)聚合物；(iii)至少1種用于溶解上述組分(i)和(ii)的溶劑。
2.按照權(quán)利要求1的組合物，其中，有機(jī)-無機(jī)雜化材料是有機(jī)硅烷化合物或在有酸或堿催化劑存在下，通過有機(jī)硅烷化合物的水解和縮聚而形成的聚合物。
3.按照權(quán)利要求2的組合物，其中，有機(jī)硅烷化合物選自用下列式1～3表示的化合物式1SiX1X2X3X4式2R1SiX1X2X3式3R1R2SiX1X2其中，R1及R2各獨(dú)立地表示氫原子、C1-10烷基、C3-10環(huán)烷基、C6-15芳基、C2-30丙烯?；蚝h(huán)氧基的烷基、環(huán)烷基或芳基；以及，X1、X2、X3、X4各獨(dú)立地表示鹵原子或C1-5烷氧基。
4.按照權(quán)利要求1的組合物，其中，有機(jī)金屬化合物是選自鈦類化合物、鋯類化合物、鉿類化合物及鋁類化合物。
5.按照權(quán)利要求4的組合物，其中，有機(jī)金屬化合物選自正丁醇鈦(IV)、叔丁醇鈦(IV)、乙醇鈦(IV)、2-乙基己醇鈦(IV)、異丙醇鈦(IV)、(二-異丙氧基)雙(乙?；狨?鈦(IV)、雙(乙?；狨?氧化鈦(IV)、三氯三(四氫呋喃)鈦(III)、三(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酸酯基)鈦(III)、(三甲基)五甲基環(huán)戊二烯基鈦(IV)、五甲基環(huán)戊二烯基三氯化鈦(IV)、五甲基環(huán)戊二烯基三甲氧基鈦(IV)、四氯雙(環(huán)己基巰基)鈦(IV)、四氯雙(四氫呋喃)鈦(IV)、四氯二胺鈦(IV)、四(二乙基氨基)鈦(IV)、四(二甲基氨基)鈦(IV)、雙(叔丁基環(huán)戊二烯基)二氯化鈦、雙(環(huán)戊二烯基)二羰基鈦(II)、雙(環(huán)戊二烯基)二氯化鈦、雙(乙基環(huán)戊二烯基)二氯化鈦、雙(五甲基環(huán)戊二烯基)二氯化鈦、雙(異丙基環(huán)戊二烯基)二氯化鈦、三(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酸酯基)氧鈦(IV)、三異丙氧基氯鈦、環(huán)戊二烯基三氯化鈦、二氯雙(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酸酯基)鈦(IV)、二甲基雙(叔丁基環(huán)戊二烯基)鈦(IV)、二(異丙氧基)雙(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酸酯基)鈦(IV)、正丁醇鋯(IV)、叔丁醇鋯(IV)、乙醇鋯(IV)、異丙醇鋯(IV)、正丙醇鋯(IV)、乙酰基丙酮酸鋯(IV)、六氟乙?；徜?IV)、三氟乙?；徜?IV)、四(二乙基氨基)鋯、四(二甲基氨基)鋯、四(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酸酯基)鋯(IV)、硫酸鋯(IV)四水合物、正丁醇鉿(IV)、叔丁醇鉿(IV)、乙醇鉿(IV)、異丙醇鉿(IV)、異丙醇一異丙酸鉿(IV)、乙酰基丙酮酸鉿(IV)、四(二甲基氨基)鉿、正丁醇鋁、叔丁醇鋁(IV)、仲丁醇鋁、乙醇鋁、異丙醇鋁、乙酰基丙酮酸鋁、六氟乙酰基丙酮酸鋁、三氟乙?；徜X、以及三(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酸酯基)鋁。
6.按照權(quán)利要求1的組合物，其中，有機(jī)金屬化合物的比例，基于100重量份的有機(jī)-無機(jī)雜化材料為1～300重量份。
7.按照權(quán)利要求1的組合物，其中，有機(jī)聚合物選自聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯基縮丁醛、聚縮醛、聚芳化物、聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚亞苯基醚、聚亞苯基硫、聚醚砜、聚醚酮、聚鄰苯二酰胺、聚醚腈、聚醚砜、聚苯并咪唑、聚碳化二酰亞胺、聚硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酰胺、腈橡膠、丙烯酸橡膠、聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂、酚樹脂、蜜胺樹脂、尿素樹脂、聚丁烯、聚戊烯、聚(乙烯-共聚-丙烯)、聚(乙烯-共聚-丁二烯)、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚(乙烯-共聚-丙烯二烯)、丁基橡膠、聚甲基戊烯、聚苯乙烯、聚(苯乙烯-共聚-丁二烯)、氫化聚(苯乙烯-共聚-丁二烯)、氫化聚異戊二烯以及氫化聚丁二烯。
8.按照權(quán)利要求1的組合物，其中，有機(jī)聚合物的比例基于100重量份的有機(jī)-無機(jī)雜化材料為0.01～50重量份。
9.按照權(quán)利要求1的組合物，其中，溶劑選自脂肪烴溶劑；芳香烴溶劑；酮類溶劑；醚類溶劑；乙酸酯類溶劑；醇類溶劑；酰胺類溶劑；硅類溶劑；以及它們的混合物。
10.按照權(quán)利要求1的組合物，其中，組合物中的有機(jī)溶劑含量為20～99.9重量％。
11.一種制造有機(jī)絕緣體的方法，其中包括用權(quán)利要求1的組合物涂布基材以形成絕緣膜；以及固化絕緣膜。
12.按照權(quán)利要求11的方法，其中，用旋涂法、浸涂法、印刷法、噴涂法或輥涂法涂布絕緣膜。
13.按照權(quán)利要求11的方法，其中，絕緣膜于70～150℃下固化0.5～2小時(shí)。
14.一種按照權(quán)利要求11的方法制造的有機(jī)絕緣體。
15.一種有機(jī)薄膜晶體管，其中包括基材；門電極；絕緣膜；有機(jī)活性層和源-漏電極，其中絕緣膜是權(quán)利要求14的有機(jī)絕緣體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制造有機(jī)絕緣體的組合物，該組合物包括(i)至少1種有機(jī)－無機(jī)雜化材料；(ii)至少1種有機(jī)金屬化合物及/或有機(jī)聚合物；(iii)至少1種用于溶解上述2種組分的溶劑，致使采用同樣的組合物的有機(jī)絕緣體具有低的閾電壓和驅(qū)動(dòng)電壓、高的電荷載體遷移率和I
文檔編號(hào)H01L21/31GK1607685SQ20041008816
公開日2005年4月20日 申請(qǐng)日期2004年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月15日
發(fā)明者李相潤(rùn), 樸鐘辰, 柳利烈, 具本原, 邊煐勛, 徐銀美 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社