[发明专利]OFET用的可光图案化的栅极电介质

说明书

本案提供利用聚合物电介质材料用于栅极电介质和绝缘体材料的制品，以及制造所述制品的方法。所述制品适用于利用有机薄膜晶体管的基于电子器件的装置。

本申请案根据专利法主张2015年3月13日申请的美国临时申请案序列号第62/132867号的优先权权益，所述临时申请案的内容为本文的基础且是以全文引用方式并入本文中。

技术领域

实施例总体上是关于在电子装置中用作电介质材料的聚合物化合物和包含新颖有机电介质材料的有机半导体装置。

背景技术

存在对于更薄、更亮和更快可携电子装置的持续需求。为了努力跟上这些需求，装置生产商不断地寻找新材料，所述新材料不仅提供这些性质，而且具有针对应用的足够机械耐用性并且可以合理成本来生产。有机半导体和电介质材料已经吸引研究和商业界的极大关注，归因于其超过无机材料的优势，诸如较高机械可挠性、低制造成本和较轻重量。

关于聚合物晶体管的一特定难题是制造超薄无缺陷栅极电介质层，所述电介质层也提供与相邻半导体层的较高品质界面。此电介质层必须显示较高电介质击穿强度、非常低导电率、载流子的非常低界面和整体捕获和良好稳定性。已经在Si CMOS FET的热生长电介质方面遇到此难题。SiO2是坚固的，具有较高膜完整性并且具有有利于实际应用的足够高电介质击穿强度。然而，在有机装置的情况下，仍然需要开发用于商业应用的含有有机物的栅极电介质系统，诸如电子纸、印刷逻辑电路和RFID标签等。这些栅极电介质层必须易于同时以顶部栅极和底部栅极配置在各种基材上共形地制造。其还必需展现较高抗挠强度、显著热稳定性和耐环境性。

已经发现基于有机材料的装置的功能高度依赖于所使用有机材料的协同作用，此意味着通常各种有机组分需要以串联方式来开发并优化。举例而言，虽然已知存在许多绝缘聚合物系统，但是搜寻可满足所有以上要求的栅极电介质仍然是非常重要的。此外，栅极电介质聚合物必须与聚合物FET的总体指定处理方案相容。举例而言，其形成不能破坏较早形成的层，同时其本身必须经受得住随后溶剂和热处理。申请人发现所描述的未满足需求藉由本文所述聚合物和装置来满足。

发明内容

第一方面包含制品，所述制品包含具有第一表面和第二表面的基材；有机半导体层；栅极、源极和漏极；以及电介质层；其中电介质层包含聚合物：

其中A是含有环氧化物的单体；B是第二单体；n是1或更大的整数；m是1或更大的整数；n:m的比率是约20:1至约1:20；并且每个R₁和R₂独立地为氢、取代或未经取代的烷基、取代或未经取代的芳基或杂芳基、取代或未经取代的环烷基、取代或未经取代的芳烷基、酯、烷氧基、硫醇、硫代烷基或卤化物；并且连接子是取代或未经取代的烷基、取代或未经取代的芳基或杂芳基、取代或未经取代的环烷基、芳烷基、酯、醚、烷氧基、烷硫基或硫代烷基。在一些实施例中，n:m的比率是约3:1至1:3并且每个R₁和R₂独立地为氢、取代或未经取代的烷基、取代或未经取代的芳基或杂芳基。在一些实施例中，连接子是取代或未经取代的烷基或取代或未经取代的芳基或杂芳基。在一些实施例中，连接子是取代或未经取代的环烷基、芳烷基、酯、醚、烷氧基、烷硫基或硫代烷基。

在一些实施例中，电介质聚合物具有大于1MV/cm的电介质击穿，或是可光固化、可光图案化或在小于约250℃的温度下可涂覆成膜。

在第一方面的一些实施例中，有机半导体层包含半导体小分子、半导体寡聚物或半导体聚合物。在一些实施例中，有机半导体包含稠合噻吩部分。

第一方面中的基材可包含加强玻璃基材。在一些此类情况中，功能层可存在于玻璃基材的与电介质和OSC层相反的一侧。此等功能层可选自由以下组成的群组：防眩光层、防污迹层、自清层、防反射层、防指纹层、光学散射层、防分裂层和上述层的组合。