,每一層的介電常數(shù)可不相同。
[0057]明確的說，基板110的表面層114可為材料選自下組包括:氧化物、氮化物、氮氧化物、及硅酸鹽(silicate)之單層，或者為兩層或多層之堆棧，其中每一層系選自上述組?；?10的表面層114之非限制性例子包括一單層，其材料選自下組的至少之一，包括:硅氧化物、鉿氧化物、招氧化物、錯氧化物、鋇-鈦(barium-titanium)復(fù)合氧化物、乾(yttrium)氧化物、鶴氧化物、鉭氧化物、鋅氧化物、鈦氧化物、錫氧化物、鋇-鉿(barium-zirconium)復(fù)合氧化物、娃氮化物、娃氮氧化物(silicon oxynitride)、錯娃酸鹽(zirconiumsilicate)、鉿娃酸鹽(hafnium silicate)、前述的混合物、及前述之復(fù)合物、或兩層或多層之堆棧，其中每一層系選自上述組。
[0058]基板110的表面層114可為一金屬薄膜。金屬薄膜可具有一厚度約等于或小于10nm0根據(jù)本發(fā)明一實施例，金屬薄膜可具有一厚度約Inm至lOOnm。當(dāng)金屬薄膜極薄,約等于或小于Inm時,薄膜的均勻度(uniformity)可能惡化。當(dāng)作表面層114使用的金屬薄膜，其材料的非限制性例子可包括過渡金屬，包括:貴金屬、金屬、及前述的混合物。過渡金屬的例子包括 Sc、Y、La、Ac、T1、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Te、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、N1、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、及前述之混合物,而金屬的例子包括L1、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Sb、B1、Po、及前述的混合物。
[0059]可通過熱氧化工藝、物理沉積工藝、或化學(xué)沉積工藝形成表面層114。物理沉積工藝與化學(xué)沉積工藝的非限制性例子包括:?賤射、磁控管派鍍(magnetron-sputtering)、電子束蒸發(fā)(e-beam evaporat1n)、熱蒸鍍、激光分子束外延(Laser Molecular BeamEpitaxy ;L_MBE)、脈沖激光沉積(Pulsed Laser Deposit1n ;PLD)、真空沉積(vacuumdeposit1n)、原子層沉積(Atomic Layer Deposit1n ;ALD)、及等離子體增強化學(xué)沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposit1n ；PECVD)。
[0060]圖1B顯示形成于基板110上的連接層120。連接層120可由多個連接分子120A所組成。連接層120可為與基板110表面鍵結(jié)的自組裝(slef-assembled)單分子層。
[0061]連接分子120A可為有機(jī)連接分子，其可化學(xué)鍵結(jié)或吸附在基板110的表面，且可與金屬離子化學(xué)鍵結(jié)。特別地，連接分子120A可為有機(jī)連接分子，其具有化學(xué)鍵結(jié)或吸附在基板110的表面層114上的官能團(tuán)122以及與(之后形成的)金屬離子化學(xué)鍵結(jié)的官能團(tuán)126?；瘜W(xué)鍵可包括共價建、離子鍵、或配位鍵。例如，金屬離子與連接分子之間的鍵結(jié)可為位于帶正電(或帶負(fù)電)的金屬離子與帶負(fù)電(或帶正電)的連接分子至少一端之間的離子鍵?；?10的表面層與連接分子之間的鍵結(jié)可為因自組裝(self-assembly)的鍵結(jié)或是在連接分子的官能團(tuán)122與基板表面之間自發(fā)性產(chǎn)生的化學(xué)鍵結(jié)。
[0062]連接分子120A可為形成自組裝(self-assembled)單分子層的有機(jī)單分子。換句話說，連接分子120A可為具有與表面層114鍵結(jié)的官能團(tuán)122以及能夠與金屬離子鍵結(jié)的官能團(tuán)126的有機(jī)單分子。連接分子120A可包括一鏈基(chain group) 124,其連接官能團(tuán)122與官能團(tuán)126，并使得單分子層的形成通過范德瓦爾斯力而對準(zhǔn)。
[0063]可通過合適的設(shè)計基板表面的材料及有機(jī)單分子的第一官能團(tuán)122而達(dá)成自組裝(slef-assembly)。可使用已知會自組裝的端基(end group)材料組。
[0064]在一特定而非限制性的實施例中，當(dāng)基板110的表面層114是由氧化物、氮化物、氮氧化物、或硅酸鹽形成時，做為連接分子的有機(jī)單分子可為由下列式I所示的化合物。
[0065](式I)
[0066]R1-C-R2
[0067]在式I中，Rl代表與基板鍵結(jié)的一官能團(tuán)，C代表一鏈基，而R2代表與金屬離子鍵結(jié)的一官能團(tuán)。Rl可為選自下組的一或多個官能團(tuán)，包括:乙?；?acetyl)、乙酸(aceticacid)、膦(phosphine)、膦酸(phosphonic acid)、乙醇(alcohol)、乙烯基(vinyl)、酰胺基(amide)、苯基(phenyl)、胺基(amine)、丙烯基(acryl)、娃焼基(silane)、氰基(cyan)、及硫醇基(th1l groups)。C為具有I?20個碳原子的直鏈或支鏈的碳鏈。R2可為選自下組的一或多個官能團(tuán)，包括:羧酸基(carboxylic acid)、羧基(carboxyl)、胺基(amine)、勝基(phosphine)、勝酸基(phosphonic acid)、及硫醇基(th1l groups) 0
[0068]在一非限制性的實施例中，做為連接分子120A的有機(jī)單分子可為選自下組的之一或多個，包括:辛基三氯娃焼(octy I trichlorosilane ；0TS)、六甲基二娃氮焼(hexamethyldi si lazane ;HMDS)、十八基三氯娃焼(octadecy I trichlorosilane ；0DTS) λ 3 氨基丙基三甲氧基娃焼((3-aminopropyl) trimethoxysilane)、3-氨基丙基三乙氧基娃焼((3-aminopropyl) triethoxysilane ;APS)、N-(3_ 氨基丙基)二甲基乙氧基娃焼(N- (3-aminopropyl) -dimethyl-ethoxysilane ;APDMES)、全氟十二焼基三氯娃焼(perf luorodecy I trichlorosilane ；PFS)、硫醇基丙基三甲氧基娃焼(mercaptopropyltrimethoxysilane ；MPTMS)、N-(2-氨基乙基)-3_ 氨基丙基三甲氧基娃焼(N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane)Λ (3_ 三甲氧基甲娃焼基丙基)二乙烯三胺((3-trimethoxysi lylpropyl) diethylenetriamine)、十八基三甲氧基娃焼(octadecy I trimethoxysilane ；0TMS)、IHj IHj 2H，2H_ 全氟十二焼基三氯娃焼((heptadecafluoro-1, I, 2, 2-tetrahydrodecyl)trichlorosilane ;FDTS)、二氯二甲基娃焼(dichlorodimethylsilane ；DDMS)、N-(三甲氧基娃丙基)乙二胺三乙酸(N- (trimethoxysilylpropyl) ethylenediamine triacetic acid)、十六焼基硫酉享(hexadecaneth1l ；HDT)、及環(huán)氧己基三甲乙氧基娃焼(epoxyhexy I tri ethoxy si lane)。
[0069]為了確保納米粒子與基板之間穩(wěn)定的隔離，做為連接分子的有機(jī)單分子可包括一焼徑鏈基(alkane chain group)，特別是具有3?20個碳原子的焼徑鏈基，且可進(jìn)一步包括一含氧官能團(tuán)(moiety)。含氧官能團(tuán)的例子包括:乙二醇(-O-CH2-CH2-)、羧酸(-C00H)、醇基(-0H)、醚基(-0-)、酯基(-C00-)、酮基(-CO-)、醛基(-C0H)和/或酰胺基(-NH-C0-)
坐寸O
[0070]可將基板110與于溶劑中的連接分子120A溶液接觸以進(jìn)行連接分子120A的連結(jié)。用以形成連接分子溶液的溶劑可為任何可溶解連接分子且容易通過揮發(fā)而移除的溶齊U。如本領(lǐng)域已知的，當(dāng)連接分子包括一硅烷基，可于連接分子溶液中加入水以促進(jìn)水解。可使用任何已知的方法在基板上形成自組裝的單分子層，以進(jìn)行基板和連接分子溶液之間的接觸。在一非限制性的實施例中，可使用浸潰法(dipping)、微接觸式印刷(microcontact printing)、旋轉(zhuǎn)涂布(spin-coating)、滾動涂布(roll coating)、網(wǎng)版涂布(screen coating)、噴霧涂布(spray coating)、旋轉(zhuǎn)鑄造(spin casting)、流動涂布(flowcoating)、網(wǎng)版印刷(screen printing)、噴墨涂布(ink jet coating)、或滴鑄造(dropcasting)法，以進(jìn)行連接分子溶液和基板之間的接觸。
[0071]通過連接分子120A將金屬離子固定至基板，可具有避免對基板的表面層114造成傷害的優(yōu)點，且可通過自組裝而形成均勻分布的金屬離子層。此外，通過施加能量而制備的納米粒子可被穩(wěn)定的固定。
[0072]連接分子可包括與金屬離子化學(xué)鍵結(jié)的官能團(tuán)。可修飾基板110的表面以形成一官能團(tuán)(連接分子)，接著可提供一金屬前驅(qū)物至經(jīng)表面修飾的基板，據(jù)此，金屬離子可與官能團(tuán)鍵結(jié)。官能團(tuán)可為擇自于下列族群之一或多種，包括:羧酸基(carboxylic acid)、羧基(carboxyl)、胺基(amine)、膦基(phosphine)、膦酸基(phosphonic acid)、及硫醇基(th1l groups)。可通過任何方法形成基板表面的官能團(tuán)。于基板表面形成官能團(tuán)的方法之特定實施例包括:電漿改質(zhì)、化學(xué)改質(zhì)、及氣相沉積(施加具有官能團(tuán)的化合物)。可通過氣相沉積(施加具有官能團(tuán)的化合物)對基板表面進(jìn)行改質(zhì)以避免表面層的雜質(zhì)導(dǎo)入、質(zhì)量惡化、及傷害。
[0073]在一特定而非限制性的實施例中，當(dāng)基板110的表面層114是由氧化物、氮化物、氮氧化物、或硅酸鹽(silicate)形成時，官能團(tuán)(連接分子)可由基板110上一硅烷化合物層所形成。
[0074]硅烷化合物層可由具有選自下組的一或多個官能團(tuán)之烷氧基硅烷化合物形成，上述族群包括:羧酸基(carboxylic acid)、羧基(carboxyl)、胺基(amine)、膦基(phosphine)、勝酸基(phosphonic acid)、及硫醇基(th1l groups)。
[0075]硅烷化合物可由下列式2表示:
[0076](式2)
[0077]R1n (R2O) 3_nS1-R
[0078]在式2中，R1為氧、竣酸基、竣基、胺基、勝基、勝酸基、硫醇基、或具有I?10個碳原子的直鏈或支鏈的烷基；R2為具有I?10個碳原子的直鏈或支鏈的烷基；R為具有I?10個碳原子的直鏈或支鏈的烷基；R中的烷基可由選自下組的一或多種所取代，包括:羧酸基、竣基、胺基、勝基、勝酸基、及硫醇基！R1中的燒基與R2中的燒基可各自獨立地由選自下組的一或多種所取代，包括:齒素、竣酸基、竣基、胺基、勝基、勝酸基、硫醇基；且11為0、1、或2。
[0079]硅烷化合物可由下列式3至式5其中之一代表:
[0080](式3)
[0081](R3)3S1-R4-SH
[0082](式4)
[0083](R3)3S1-R4-COOH
[0084](式5)
[0085](R3)3S1-R4-NH2
[0086]在式3、式4、與式5中，R3基團(tuán)各自獨立地為烷氧基或烷基，且一或多個R3基團(tuán)為烷氧基；而R4為具有I?20個碳原子的二價烴基。式3、式4、或式5中的R3基團(tuán)可相同或不同，且可各自獨立地為一烷氧基，比如甲氧基、乙氧基、或丙氧基，或是一烷基；而R4可為具有 I ?20 個碳原子的二價烴基，比如-CH2-、-CH2-CH2'-CH2-CH2-CH2'-CH2-CH(CH3)-CH2-、或-CH2-CH2-CH (CH3) _。
[0087]羧基硅烷(carboxysilane)化合物之非限制性例子包括:甲基二乙酰氧基硅烷(methy ldiacetoxy si lane)、I, 3_ 二甲基-1，3_ 二乙酸氧基二娃氧燒(I, 3-dimethyl-l, 3-diacetoxydi si loxane)、1，2_ 二甲基-1，2_ 二乙酸氧基二娃燒(I, 2-dimethyl-l, 2-diacetoxydisilane)、1，3_ 二甲基-1，3_ 二丙酸二娃甲燒(I, 3-dimethyl-l, 3-diprop 1noxydisilamethane)、與 I, 3_ 二乙基-1, 3_ 二乙酰氧基二娃甲燒(I, 3-diethyl-l, 3-diacetoxydisilamethane)。氨基硅烷化合物的非限制性例子包括N-(2_氨基乙基)氨基丙基三(甲氧基)娃燒(N-(2-aminoethyl) aminopropyltri (methoxy) silane)、N_ (2-氨基乙基)氨基丙基三(乙氧基)娃燒(N-(2-aminoethyl) aminopropyltri (ethoxy) silane) > N-(2-氨基乙基)氨基丙基甲基二(甲氧基)娃燒(N- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldi (methoxy)silane)、N_(2_氨基乙基)氨基丙基甲基二(乙氧基)硅