[發明專利]一種電活性含氟聚合物組合物、配制品、膜、電子裝置及場效應有機晶體管

有效

• 申請號: 201880058619.4
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN111315817B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 法布里斯·多曼格斯·多斯·桑托斯;蒂博·蘇萊斯汀;達明·圖奧;喬治·哈德茲昂努
• 申請（專利權）人: 阿克馬法國公司;波爾多大學;波爾多理工學院;國家科學研究中心
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08J5/18;H10K10/46
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

本發明涉及一種組合物，該組合物包含電致動含氟聚合物的混合物，并且在工作溫度范圍內，相對于單獨使用的每種聚合物，具有更為穩定的介電常數。本發明還涉及利用所述組合物制成的配制品和薄膜。本發明還涉及一種場效應晶體管，其中至少一部分介電層由電致動含氟聚合物的混合物構成。

技術領域

本發明涉及一種組合物，該組合物包含電致動含氟聚合物的混合物，并且在工作溫度范圍內，相對于單獨使用的每種聚合物，具有更為穩定的介電常數。本發明還涉及利用所述組合物制成的配制品和薄膜。本發明還涉及一種場效應晶體管，其中至少一部分介電層由電致動含氟聚合物的混合物構成。最后，本發明涉及一種(光)電子器件，其中至少一層或薄膜由鐵電含氟聚合物的混合物構成，其介電常數在工作溫度范圍內被認為是穩定的。

背景技術

電致動聚合物是最被看好的有機電子材料之一。電致動聚合物是能夠將機械能或熱能轉化為電能的聚合物，反之亦然。這些材料中包括基于偏氟乙烯(VDF)和三氟乙烯(TrFE)的含氟共聚物。

這些電致動含氟聚合物(PFEA)為鐵電體，即它們具有自發電極化性，這可以通過施加電場而發生反轉。通常，PFEA在150Mv/m的電場中自發極化，極化強度在40至120mC/m?2之間。在這些聚合物中，某些P(VDF-TrFE-Y)型三聚物(VDF-TrFE-Y)，其中Y單體優選三氟氯乙烯(CTFE)或氯氟乙烯(CFE)，它們是弛豫鐵電PFEA。

對于聚合物材料，PFEA有相對較高的介電常數(大于10)。這些聚合物由于具有高介電常數而能夠用于電子器件的制造，特別是有機電子器件，更具體地說是場效應晶體管。實際上，使用高介電常數的聚合物時，可以通過降低施加到柵極(英文為“gate”)上，以使半導體層導電的必要電壓，從而降低晶體管的耗電量。

PFEA的介電常數隨溫度而變化，并且在通常稱為“居里溫度(Tc)”的溫度下達到最大值。對于常規鐵電聚合物P(VDF-TrFE)，該最大值對應的是：溫度升高時，從鐵電相到順電相的轉化。另外，Tc與電場的頻率無關。另一方面，在弛豫鐵電聚合物的情況下，Tc隨電場的頻率而變化。T_C時，介電常數的最大值可能達到甚至超過30。T_C根據PFEA的組成(VDF/TrFE比值和第三單體Y的比例)在15至140℃之間變化。

介電常數的變化會影響電致動器件的性能。實際上，諸如極化和變形等很多特性都與介電常數直接相關。通常，電致動器件集成在非溫控電子設備上。為了保持恒定的特性，必須開發出能夠補償這些變化的系統。這些系統往往是復雜且昂貴的，這限制了PFEA在某些電子設備中的應用。在更大的溫度范圍內保持較高且恒定的介電常數，這對于促進電致動器件的發展來說是必要的。在電致動器件的特定情況下，包含高介電常數介電層的場效應晶體管的發展要求穩定的溫度特性，以確保器件的正常運行。

專利文獻EP?0206926描述了具有不同居里溫度的鐵電聚合物的混合物，這些合金的作用是在較大的溫度和頻率范圍內優化介電特性。這種三元聚合物P(VDF-TrFE-CTFE)與共聚物P(VDF-TrFE)的混合物，其中三元聚合物含有10mol％的CTFE，摩爾組成為VDF-TrFE60-40(合金I，對應圖7中的曲線18)，該混合物用于獲得一種材料，其在20至100℃的溫度范圍內，相對介電常數為20至30，并且在80℃左右達到最大值。然而，這些相對介電常數的值小于30并且相對于平均值25的變化范圍為+/-5，在某些應用中仍然不足，尤其是在晶體管的制造中。

因此有必要改進這些組合物，使其在更大的溫度范圍內具有較高且恒定的介電常數。本發明的目的還在于提供一種場效應晶體管，其中介電層由電致動含氟聚合物的混合物構成，該混合物在較大溫度范圍內具有較高且穩定的介電常數。通過聚合物混合物的優化，能夠獲得在15至120℃之間比單一聚合物更為穩定的介電常數。

發明內容

本發明首先涉及一種組合物，其包含電致動含氟聚合物的混合物，所述混合物含有：