[發明專利]可直接光寫入圖案化的有機薄膜晶體管絕緣層材料

無效

• 申請號: 200910067211.6
• 申請日: 2009-07-02
• 公開（公告）號: CN101604730A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 崔占臣;張學輝;王磊;史作森
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01L51/30
• 分類號: H01L51/30;H01L51/10;C08F220/28;C08F220/14;C08F220/30;C08F220/36;C08F212/08;H01L51/40
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術領域

本發明屬于有機薄膜晶體管技術領域，具體涉及一種可作為絕緣層材料并可以直接光寫入圖案化的共聚物，該共聚物在紫外波長200～400nm范圍內曝光后形成圖案化的絕緣層。

背景技術

有機薄膜晶體管(OTFT)是一種基本邏輯單元器件，器件主要由柵電極、絕緣柵、有機半導體和源/漏電極幾部分構成。OTFT具有適合大面積加工、適用于柔性基板、工藝成本低等優點，在平板顯示、傳感器、存儲卡、射頻識別標簽等領域顯現出應用前景。因此，OTFT的研究與開發在國際上受到廣泛關注。目前，無論是在有機半導體材料方面，還是在器件結構方面，OTFT都取得了長足的發展，器件的綜合性能已經達到商用非晶硅的水平。

隨著器件性能的不斷提高，影響器件加工穩定性和一致性的因素越來越受到重視，與此因素密切關聯的是有機半導體薄膜、柵絕緣薄膜、及它們之間的界面性質。絕緣層表面性質直接影響其上生長的有機半導體薄膜的形態結構，進而影響載流子的傳輸性質。對有機薄膜晶體管絕緣層材料有如下要求：介電常數相對要高、熱力學與化學性質穩定、低表面陷阱密度、與有機半導體有很好的相容性。有機薄膜晶體管的絕緣層材料目前主要是無機材料，例如：SiO₂、SiN_X、Al₂O₃、TiO_X、ZrO₂等，它們有耐高溫、化學性質穩定、不易被擊穿等優點，然而固相高溫和非柔性加工與OTFT的優點沒有很好匹配，限制了其在有機薄膜晶體管中的應用。

有機共聚物作為絕緣層有以下優點：低表面粗糙度；低表面陷阱密度；低雜質濃度；與有機半導體有很好的相容性；與柔性基底有很好的相容性；能應用于低成本的低溫、溶液加工技術，這些與OTFT柔性概念有很好的相容性。目前應用于OTFT研究的有機絕緣層材料主要有以下幾類：聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亞胺、聚乙烯苯酚、聚苯乙烯、聚乙烯醇、苯并環丁烯、硅基倍半氧硅樹脂等。為了將有機絕緣層應用于有源矩陣顯示和閉合電路中，它們還應該能夠光寫入，圖案化。傳統的圖案化方法就是影印石版術，其包括光刻膠圖案化，絕緣層刻蝕，去除光刻膠。該過程是相對復雜昂貴的，因此研究與制備可直接圖案化的絕緣層材料也是該領域的一個重點。

發明內容

本發明的目的是提供一系列合成方法簡單、制作工藝簡便的能用于制作有機薄膜晶體管絕緣層的共聚物材料，該共聚物材料涂膜后可直接紫外光寫入圖案化，大大簡化了晶體管的制作工藝。

本發明所述的可直接光寫入圖案化的有機薄膜晶體管絕緣層材料為兩種單體的無規共聚物，其中一種單體含有光敏基團，兩種單體以不同的比例共聚，其結構式如下所示：

其中，m、n為1～50之間的整數，且m＞n。

R₁為：

R₂為：

X為烷基，特別為碳原子數為1～6的烷基，如

-CH₂-CH₂-

X或為醚基，特別為碳原子數為1～4的醚基，如

-CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-????-CH₂-CH₂-CH₂-O-CH₂-

-CH₂-CH₂-O-CH₂-????????-CH₂-O-CH₂-

X或酯基，特別為碳原子數為1～6的酯基，如

Y為：

R₃可以是氫，可以是吸電子基團，也可以是推電子基團，如烷基(碳原子1～4)，烷氧基(碳原子數1～4)，硝基，鹵素，酰基，氰基，磺酰基，酯基，鹵代烷基等。

這種用于制備有機薄膜晶體管絕緣層材料的數均分子量(Mn)可為5000～200000，優選10000～50000，更佳為20000，其分子量可以通過凝膠滲透色譜(GPC)測定。