CN102786825B - 有机钝化层组合物及含有机钝化层的晶体管和电子器件 - Google Patents

有机钝化层组合物及含有机钝化层的晶体管和电子器件 Download PDF

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Abstract

提供有机钝化层组合物及含有机钝化层的晶体管和电子器件。所述有机钝化层组合物包括：包括由以下化学式1和2表示的结构单元的低聚物或聚合物，和交联剂。在化学式1和2中，各取代基与具体的说明书中定义的相同。[化学式1]；[化学式2]

Description

有机钝化层组合物及含有机钝化层的晶体管和电子器件
技术领域
本公开内容涉及有机钝化层组合物以及包括由其制造的有机钝化层的晶体管和电子器件。
背景技术
通常使用薄膜晶体管作为平板显示器例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、电泳显示器等的开关器件。
常规地，薄膜晶体管的半导体层包括无机半导体材料例如硅(Si)，但是根据提供更宽、更廉价、且柔性的显示器的趋势，已经积极地进行对使用有机半导体材料替代需要高温真空工艺的该昂贵的无机材料的新近研究。
由于所述有机薄膜晶体管是通过溶液方法在低温下制造的，与使用需要真空沉积工艺的硅基材料制造的平板显示器相比，其可简化工艺并且节约成本。此外，考虑到有机材料的特性，其可以例如纤维或膜的形状形成，因此其已经引起关注来用于柔性显示装置的主要部件。
最近，已经报道了使用具有高性能的有机半导体材料使得电特性例如电荷迁移率和电流开关比可与使用Si的常规无机半导体器件相比的薄膜晶体管。然而，对于有机薄膜晶体管通过替代常规的无机半导体器件的商业化，重要的是确保长期可靠性。
发明内容
当驱动使用有机半导体的有机薄膜晶体管时，所述器件长时间地反复暴露于电场，导致阈值电压偏移和迁移率降低的现象。该现象是通过暴露于长期偏压应力引起的，因此其是器件可靠性恶化方面的因素。
本发明的一个实施方式提供能够改善有机薄膜晶体管的长期可靠性的有机钝化层组合物和有机薄膜晶体管。
根据本发明的一个实施方式，提供有机钝化层组合物，其包括：包括由以下化学式1和2表示的结构单元的低聚物或聚合物，和交联剂。
[化学式1]
在化学式1中，
Cy1是选自如下的官能团：取代或未取代的C4～C20碳环基团、取代或未取代的C6～C20单环芳族基团、取代或未取代的C20稠合多环芳族基团、和C12～C20非稠合多环芳族基团。
[化学式2]
在化学式2中，
Cy2为取代或未取代的C6～C40亚芳基、取代或未取代的C3～C40亚杂芳基、取代或未取代的C5～C40亚环烷基、或者取代或未取代的C5～C40亚杂环烷基，和
k为2或更大的整数。
所述低聚物或聚合物可进一步包括由以下化学式3表示的结构单元：
[化学式3]
在化学式3中，
Cy3为取代或未取代的C6～C40亚芳基、取代或未取代的C3～C40亚杂芳基、取代或未取代的C5～C40亚环烷基、和取代或未取代的C5～C40亚杂环烷基之一。
以上化学式2和3的结构单元可以约50:50～约90:10的摩尔比存在。
以上化学式1的Cy1可选自以下化学式4-1和4-2。
[化学式4-1]
[化学式4-2]
在化学式4-1和4-2中，
R1～R3各自独立地为氢、羟基、卤素、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C1～C15氟烷基、取代或未取代的C3～C15环烷基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，
L1为单键、(CRaRb)p、(SiRcRd)q(其中Ra～Rd各自独立地为氢、卤素、羟基、C1～C10烷基、C1～C10氟烷基、或者C6～C20芳基，并且p和q各自独立地为1～5的整数)、S(＝O)2、O、C(＝O)、或者其组合，和
n、m1以及m2各自独立地为0～2的整数。
以上化学式2可选自以下化学式5-1和5-2。
[化学式5-1]
[化学式5-2]
在化学式5-1和5-2中，
R4～R6各自独立地为氢、卤素、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C1～C15氟烷基、取代或未取代的C3～C15环烷基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，
L2为单键、(CRaRb)p、(SiRcRd)q(其中Ra～Rd各自独立地为氢、卤素、羟基、C1～C10烷基、C1～C10氟烷基、或者C6～C20芳基，并且p和q各自独立地为1～5的整数)、S(＝O)2、O、C(＝O)、或者其组合，
n2为0～2的整数，
m3和m4各自独立地为0～4的整数，
k和k1+k2各自独立地为2或更大的整数，并且k1和k2为0～4的整数。
以上化学式3可选自以下化学式6-1和6-2。
[化学式6-1]
[化学式6-2]
在化学式6-1和6-2中，
R9～R11各自独立地为氢、卤素、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C1～C15氟烷基、取代或未取代的C3～C15环烷基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，
L4为单键、(CRaRb)p、(SiRcRd)q(其中Ra～Rd各自独立地为氢、卤素、C1～C10烷基、C1～C10氟烷基、或者C6～C20芳基，并且p和q各自独立地为1～5的整数)、S(＝O)2、O、C(＝O)、或者其组合，
n3为0～4的整数，和
m8和m9各自独立地为0～4的整数。
以上化学式2可选自以下化学式7。
[化学式7]
在化学式7中，
R30和R31各自独立地为氢、羟基、卤素、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C1～C15氟烷基、取代或未取代的C3～C15环烷基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，条件是R30和R31的至少两个为羟基，
a和b各自独立地为0～4，并且a+b为2或更大。
以上化学式3可选自以下化学式8。
[化学式8]
在化学式8中，
R40和R41各自独立地为氢、卤素、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C1～C15氟烷基、取代或未取代的C3～C15环烷基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，并且不包括羟基，
c和d各自独立地为0～4，并且c+d为2或更大。
以上化学式1的结构单元可包括由以下化学式9和10表示的结构单元。
[化学式9]
在化学式9中，
Cy4选自取代或未取代的C4～C20碳环基团、取代或未取代的C6～C20单环芳族基团、取代或未取代的C20稠合多环芳族基团、和C12～C20非稠合多环芳族基团，并且是未被至少一个氟基团或者至少一个C1～C15氟烷基取代的环状基团。
[化学式10]
在化学式10中，Cy5选自取代或未取代的C4～C20碳环基团、取代或未取代的C6～C20单环芳族基团、取代或未取代的C20稠合多环芳族基团、和C12～C20非稠合多环芳族基团，
X为氟基团或者C1～C15氟烷基，和
y由Cy5的价决定并且为1～4的整数。
以上化学式9的Cy4可为以下化学式9-1和9-2之一。
[化学式9-1]
[化学式9-2]
在化学式9-1和9-2中，
Y1～Y3各自独立地为氢、羟基、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C3～C15环烷基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，
L9为单键、(CRaRb)p、(SiRcRd)q(其中Ra～Rd各自独立地为氢、羟基、C1～C10烷基、或者C6～C20芳基，并且p和q各自独立地为1～5的整数)、S(＝O)2、O、C(＝O)、或者其组合，和
r、s1和s2各自独立地为0～2的整数。
以上化学式10的Cy5可为以下化学式10-1和10-2之一。
[化学式10-1]
[化学式10-2]
在化学式10-1和10-2中，
X1～X3各自独立地为氟基团或者C1～C15氟烷基，
L10为单键、(CRaRb)p、(SiRcRd)q(其中RatoRd各自独立地为氢、卤素(-F、-Cl、-Br或-I)、羟基、C1～C10烷基、C1～C10氟烷基、或者C6～C20芳基，并且p和q各自独立地为1～5的整数)、S(＝O)2、O、C(＝O)、或者其组合，和
r、s1和s2各自独立地为0～2的整数。
以上化学式10-1和10-2的各C6芳族环被选自如下的取代基取代：C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C3～C15环烷基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、和取代或未取代的C2～C15杂芳基。
可以约50摩尔％或更少、例如约5～约30摩尔％包括化学式10的结构单元，基于总共100摩尔％的化学式9和化学式10的结构单元。
所述交联剂可为具有两个或更多个乙烯基醚基团的化合物。
所述交联剂的实例可包括2,2-二(4-(2-(乙烯基氧基)乙氧基)苯基)丙烷(BPA-DEVE)、(1,1,1-三(4-2-(乙烯基氧基)乙氧基)苯基)乙烷、1,3,5-三(2-(乙烯基氧基)乙氧基)苯、聚(乙二醇)二乙烯基醚、4,4'-二-丁-3-烯基氧基-联苯、1,5-二-丁-3-烯基氧基-萘、或者其混合物。
所述有机钝化层组合物可进一步包括光致产酸剂(photoacidgenerator)。所述光致产酸剂可包括全氟烷基磺酸三芳基锍、三氟甲磺酸三芳基锍、三氟甲磺酸二芳基碘全氟丁基磺酸三芳基锍、全氟丁基磺酸二芳基碘琥珀酰亚胺基三氟甲磺酸盐、2,6-二硝基苄基磺酸盐、或者其组合。
根据本发明的另一实施方式，提供使用所述有机钝化层组合物制造的有机钝化层。
根据本发明的又一实施方式，提供包括所述有机钝化层的薄膜晶体管和电子器件。所述电子器件可为太阳能电池、存储设备、有机发光二极管(OLED)、光敏器件、激光装置等。
根据示例性实施方式，薄膜晶体管包括：基底、在所述基底上的栅电极、在所述基底上的有机半导体层、在所述栅电极和有机半导体层之间的栅绝缘层、与所述有机半导体层连接的源电极和漏电极、和使用所述有机钝化层组合物制造的有机钝化层。所述有机钝化层可至少覆盖所述有机半导体层。
所述栅绝缘层的材料可与所述有机钝化层的材料相同。
所述有机钝化层可配置为限制阈值电压随时间的变化和电荷迁移率随时间的变化的至少一种。
根据示例性实施方式，太阳能电池包括在电极对之间的有机光活性层和由所述有机钝化层组合物制造的有机钝化层。所述有机钝化层可覆盖所述有机光活性层和所述电极对。
根据示例性实施方式，太阳能电池组件(module)可包括：多个有机光活性层，各光活性层在电极对之间；和由所述有机钝化层组合物制造的有机钝化层。所述有机钝化层可覆盖在所述电极对之间的所述多个有机光活性层。
附图说明
图1A是根据示例性实施方式的具有底接触和底栅结构的有机薄膜晶体管的示意性横截面图。
图1B是根据示例性实施方式的具有底接触和顶栅结构的有机薄膜晶体管的示意性横截面图。
图2A是根据示例性实施方式的具有顶接触和底栅结构的有机薄膜晶体管的示意性横截面图。
图2B是根据示例性实施方式的具有顶接触和顶栅结构的有机薄膜晶体管的示意性横截面图。
图3A和3B是根据示例性实施方式的太阳能电池的示意性横截面图。
图3C是根据示例性实施方式的太阳能电池组件的示意性横截面图。
图4和图5分别为显示根据实施例1的有机薄膜晶体管在线性区域(VDS＝-10V)和饱和区域(VDS＝-40V)中测量的电流传输特性的图。
图6和图7分别为显示根据实施例2的有机薄膜晶体管在线性区域(VDS＝-10V)和饱和区域(VDS＝-40V)中测量的电流传输特性的图。
图8和图9分别为显示根据实施例3的有机薄膜晶体管在线性区域(VDS＝-10V)和饱和区域(VDS＝-40V)中测量的电流传输特性的图。
图10和图11分别为显示根据对比例1的有机薄膜晶体管在线性区域(VDS＝-10V)和饱和区域(VDS＝-40V)中测量的电流传输特性的图。
图12至图15分别为显示当在线性区域和饱和区域中驱动根据实施例1-3和对比例1的有机薄膜晶体管时的阈值电压变化(ΔVTH)的图。
图16和图17分别为显示当在线性区域和饱和区域中驱动根据实施例1和对比例1的有机薄膜晶体管时的电荷迁移率的图。
具体实施方式
下文中将参照附图更充分地描述示例性实施方式。然而，本发明可以许多不同的形式体现并且不应解释为限于本文中所阐述的示例性实施方式。
当未另外提供定义时，如本文中使用的术语“C4～C20碳环基团”可指单环脂环族基团或者单环脂环族基团的稠环，例如C4～C20环烷基。所述碳环基团可具有取代基例如卤素(-F、-Cl、-B或-I)、C1～C20卤代烷基、硝基、氰基、C1～C20烷氧基、和低级C1～C10烷基氨基。
术语“C6～C20单环芳族基团”可指提供共振结构的C6～C20芳基或者C6～C20杂芳基的单环或稠环。所述单环芳族基团可具有取代基例如卤素(-F、-Cl、-Br或-I)、C1～C20卤代烷基、硝基、氰基、C1～C20烷氧基、和C1～C10低级烷基氨基。
术语“C20稠合多环芳族基团”可指彼此稠合的环。稠合环状芳族基团中的氢原子的至少一个可被取代基例如卤素(-F、-Cl、-Br或-I)、C1～C20卤代烷基、硝基、氰基、C1～C20烷氧基、和低级C1～C10烷基氨基代替。
术语“C12～C20非稠合多环芳族基团”可指包括直接或通过连接体彼此连接的若干芳族环的芳族体系。所述连接体可为C1～C10亚烷基、被C1～C10烷基或者C1～C10氟烷基取代的C1～C10亚烷基、S(＝O)2、C(＝O)、O等。所述C12～C20非稠合多环芳族基团可被卤素(-F、-Cl、-Br或-I)、C1～C20卤代烷基、硝基、氰基、C1～C20烷氧基、和C1～C10低级烷基氨基取代。
当未另外提供定义时，如本文中使用的术语“取代”指被选自如下的取代基取代：卤素(-F、-Cl、-Br或-I)、C1～C15卤代烷基、硝基、氰基、C1～C15烷氧基、和低级C1～C10烷基氨基。
当未另外提供定义时，如本文中使用的前缀“杂”指包括1～3个选自N、O、S、P和Si的杂原子的官能团。
此外，在说明书中，符号“＊”可指某物与相同或不同的原子或化学式连接之处。
在附图中，为了清楚起见，放大层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同的附图标记始终表示相同的元件。将理解，当一个元件例如层、膜、区域或者基底被称为“在”另一元件“上”时，其可直接地在所述另一元件之上或者还可存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在”另一元件“上”时，则不存在中间元件。
根据一个实施方式，提供有机钝化层组合物，其包括：包括由以下化学式1和2及非必要的化学式3表示的结构单元的低聚物或聚合物；和交联剂。
[化学式1]
在化学式1中，
Cy1为选自如下的官能团：取代或未取代的C4～C20碳环基团、取代或未取代的C6～C20单环芳族基团、取代或未取代的C20稠合多环芳族基团、和C12～C20非稠合多环芳族基团。
[化学式2]
[化学式3]
在化学式2和3中，
Cy2和Cy3各自独立地为取代或未取代的C6～C40亚芳基、取代或未取代的C3～C40亚杂芳基、取代或未取代的C5～C40亚环烷基、或者取代或未取代的C5～C40亚杂环烷基，和
k为2或更大的整数。
以上化学式1的Cy1可选自以下化学式4-1和4-2。
[化学式4-1]
[化学式4-2]
在化学式4-1和4-2中，
R1～R3各自独立地为氢、羟基、卤素(-F、-Cl、-Br或-I)、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C1～C15氟烷基、取代或未取代的C3～C15环烷基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，
L1为单键、(CRaRb)p、(SiRcRd)q(其中Ra～Rd各自独立地为氢、卤素、羟基、C1～C10烷基、C1～C10氟烷基、或者C6～C20芳基，并且p和q各自独立地为1～5的整数)、S(＝O)2、O、C(＝O)、或者其组合，和
n、m1和m2各自独立地为0～2的整数。
在化学式1中，化学式1的Cy1可包括以下之一
但是示例性实施方式不限于此。
在化学式2中，化学式2的Cy2可包括以下之一
但是示例性实施方式不限于此。
包括以上化学式1～3的结构单元的低聚物或聚合物为含有羟基的聚酰亚胺，和所述交联剂为包括两个或更多个乙烯基醚基团的化合物。所述聚酰亚胺的羟基可通过在低于约130℃的低温下与所述交联剂的乙烯基醚基团的缩醛化而固化。从而，其可满足制造柔性电子器件所要求的低温工艺条件。此外，当在有机半导体层上提供钝化层时，其可提供钝化层而不使所述有机半导体层的特性恶化，因为其可溶解在不破坏所述有机半导体的溶剂(例如水、醇、丙二醇甲基醚乙酸酯等)中。
化学式1是由二酐引起的部分，并且化学式2和化学式3的结构单元是由二胺引起的部分。可以约50:50～90:10的摩尔比，例如以约50:50～80:20的摩尔比包括化学式2和化学式3的结构单元。通过具有线型结构，化学式3的结构单元可改善分子间相互作用。当所述钝化层由在该范围内的所述低聚物或所述聚合物获得时，即使将所述有机半导体层长时间地反复暴露于电场，由于在所述钝化层处自发发生的偶极相互作用，其可使电特性变化最小化，从而改善器件可靠性。
所述二酐的实例可包括由以下化学式A表示的化合物。
[化学式A]
以上化学式2可选自以下化学式5-1和5-2。
[化学式5-1]
[化学式5-2]
在化学式5-1和5-2中，
R4～R6各自独立地为氢、卤素(-F、-Cl、-Br或-I)、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C1～C15氟烷基、取代或未取代的C3～C15环烷基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，
L2为单键、(CRaRb)p、(SiRcRd)q(其中Ra～Rd各自独立地为氢、卤素(-F、-Cl、-Br或-I)、羟基、C1～C10烷基、C1～C10氟烷基、或者C6～C20芳基，且p和q各自独立地为1～5的整数)、S(＝O)2、O、C(＝O)、或者其组合，
n2为0～2的整数，
m3和m4各自独立地为0～4的整数，
k和k1+k2各自独立地为2或更大的整数，和
k1和k2为0～4的整数.
在化学式5-1和5-2中，两连接基团可在间位与聚合物或低聚物的主链彼此连接。
以上化学式3可选自以下化学式6-1和6-2。
[化学式6-1]
[化学式6-2]
在化学式6-1和6-2中，
R9～R11各自独立地为氢、卤素(-F、-Cl、-Br或-I)、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C1～C15氟烷基、取代或未取代的C3～C15环烷基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，
L4为单键、(CRaRb)p、(SiRcRd)q(其中Ra～Rd各自独立地为氢、卤素、C1～C10烷基、C1～C10氟烷基、或者C6～C20芳基,并且p和q各自独立地为1～5的整数)、S(＝O)2、O、C(＝O)、或者其组合，
n3为0～4的整数，和
m8和m9各自独立地为0～4的整数。
在化学式6-1和6-2中，两连接基团可在间位与聚合物或低聚物的主链彼此连接。
以上化学式2可选自以下化学式7。
[化学式7]
在化学式7中，
R30和R31各自独立地为氢、卤素(-F、-Cl、-Br或-I)、羟基、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C1～C15氟烷基、取代或未取代的C3～C15环烷基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，条件是R30和R31的至少两个为羟基，
a和b各自独立地为0～4，并且a+b为2或更大。
以上化学式2可得自由以下化学式B表示的二胺之一。
[化学式B]
在化学式3中，Cy3不包括羟基，并且化学式3可为以下化学式8的任一个。
[化学式8]
在化学式8中，
R40和R41各自独立地为氢、卤素(-F、-Cl、-Br或-I)、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C1～C15氟烷基、取代或未取代的C3～C15环烷基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，并且不包括羟基，
c和d各自独立地为0～4，并且c+d为2或更大。
以上化学式3可得自由以下化学式C表示的二胺之一。
[化学式C]
以上化学式1的结构单元可包括由以下化学式9和10表示的结构单元。化学式9的结构单元包括未被氟基团或氟烷基取代的环状基团，和化学式10的结构单元包括被氟基团或氟烷基取代的环状基团。
[化学式9]
在化学式9中，
Cy4选自取代或未取代的C4～C20碳环基团、取代或未取代的C6～C20单环芳族基团、取代或未取代的C20稠合多环芳族基团、和C12～C20非稠合多环芳族基团，并且为未被至少一个氟基团或至少一个C1～C15氟烷基取代的环状基团。
[化学式10]
在化学式10中，Cy5选自取代或未取代的C4～C20碳环基团、取代或未取代的C6～C20单环芳族基团、取代或未取代的C20稠合多环芳族基团、和C12～C20非稠合多环芳族基团，
X为氟基团或者C1～C15氟烷基，和
y由Cy5的价决定并且为1～4的整数。
以上化学式9的Cy4可为以下化学式9-1和9-2之一。
[化学式9-1]
[化学式9-2]
在化学式9-1和9-2中，
Y1～Y3各自独立地为氢、羟基、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C3～C15环烷基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，
L9为单键、(CRaRb)p、(SiRcRd)q(其中Ra～Rd各自独立地为氢、羟基、C1～C10烷基、或者C6～C20芳基，并且p和q各自独立地为1～5的整数)、S(＝O)2、O、C(＝O)、或者其组合，和
r、s1和s2各自独立地为0～2的整数。
以上化学式10的Cy5可为以下化学式10-1和10-2之一。
[化学式10-1]
[化学式10-2]
在化学式10-1和10-2中，
X1～X3各自独立地为氟基团或者C1～C15氟烷基，
L10为单键、(CRaRb)p、(SiRcRd)q(其中Ra～Rd各自独立地为氢、卤素(-F、-Cl、-Br或-I)、羟基、C1～C10烷基、C1～C10氟烷基、或者C6～C20芳基，并且p和q各自独立地为1～5的整数)、S(＝O)2、O、C(＝O)、或者其组合，和
t、w1和w2各自独立地为0～2的整数。
以上化学式10-1和10-2的各C6芳族环被选自如下的取代基取代：C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C3～C15环烷基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、和取代或未取代的C2～C15杂芳基。
可以约50摩尔％或更少、例如约5摩尔％～约30摩尔％包括化学式10的结构单元，基于总共100摩尔％的化学式9和化学式10的结构单元。在此范围内，通过将由化学式9表示的结构单元和由化学式10表示的结构单元联合，可改善所述低聚物和共聚物的防水性和溶解性。
所述交联剂为具有两个或更多个乙烯基醚基团的化合物。
所述交联剂的实例可包括2,2-二(4-(2-(乙烯基氧基)乙氧基)苯基)丙烷(BPA-DEVE)、(1,1,1-三(4-2-(乙烯基氧基)乙氧基)苯基)乙烷、1,3,5-三(2-(乙烯基氧基)乙氧基)苯、聚(乙二醇)二乙烯基醚、4,4'-二-丁-3-烯基氧基-联苯、1,5-二-丁-3-烯基氧基-萘、或者其混合物。
当引起以上化学式2的结构单元的二胺为2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷，并且所述交联剂为2,2-二(4-(2-(乙烯基氧基)乙氧基)苯基)丙烷时，羟基与乙烯基醚的交联反应示于以下反应方案1中。
[反应方案1]
所述有机钝化层组合物可进一步包括溶剂以改善涂布性。所述溶剂的实例可包括水、醇(甲醇、乙醇、异丙醇等)、丙二醇甲基醚乙酸酯等。
在根据一个实施方式的有机钝化层组合物中，包括化学式1～3的结构单元的低聚物或聚合物的量没有特别限制。例如，可以约5～约60重量％的量包括所述低聚物或聚合物。在此范围，其可提供容易控制所述组合物的粘度并且具有优异的平滑度的钝化层。
所述交联剂的量可通过化学式2的结构单元中存在的羟基的量确定，因为所述交联剂的交联官能团与羟基以约1:0.75～1:1.25的摩尔比，例如约1:1的摩尔比反应。
所述有机钝化层组合物可进一步包括光致产酸剂(PAG)以提供光敏性。所述光致产酸剂可包括全氟烷基磺酸三芳基锍、三氟甲磺酸三芳基锍、三氟甲磺酸二芳基碘全氟丁基磺酸三芳基锍、全氟丁基磺酸二芳基碘琥珀酰亚胺基三氟甲磺酸盐、2,6-二硝基苄基磺酸盐、或者其组合。此处，所述烷基可为C1～C10烷基，并且所述芳基可为C6～C18芳基。可以约1～约15重量份包括所述光致产酸剂，基于100重量份的所述包括化学式1～3的结构单元的低聚物或共聚物。
根据示例性实施方式，有机钝化混合物包括二醇溶剂和有机钝化组合物，所述有机钝化组合物包括：包括由以上化学式1和2表示的结构单元的低聚物或聚合物和具有两个或更多个乙烯基醚基团的交联剂。
所述二醇溶剂可包括丙二醇甲基醚乙酸酯。
以上化学式1的Cy1可包括以上化学式4-1和4-2之一。
所述化学式2可包括以上化学式5-1和5-2之一。
所述有机钝化混合物的低聚物或聚合物可包括由以下化学式11表示的结构单体，
[化学式11]
有机钝化层可由所述有机钝化混合物制造。
所述有机钝化混合物的低聚物或聚合物可进一步包括由以上化学式3表示的结构单元。所述化学式3可包括以上化学式6-1、6-2和8之一。
根据示例性实施方式，有机钝化组合物可包括：包括第一结构单元和第二结构单元的低聚物或聚合物，所述第一结构单元包括由以下化学式11和12表示的结构单元的至少一种，所述第二结构单元包括由以下化学式13和14表示的结构单元的至少一种：
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
[化学式14]
所述第一和第二结构单元可在所述低聚物或聚合物中无规排列。
所述低聚物或聚合物可包括比由化学式13表示的结构单元多的由化学式11表示的结构单元，比由化学式12表示的结构单元多的由化学式13表示的结构单元，和比由化学式14表示的结构单元多的由化学式12表示的结构单元。
所述由化学式11与化学式12的表示的结构单元的摩尔比可为约2:1至约4:1，且特别地约3:1。
本发明的另一实施方式提供有机薄膜晶体管，其包括由所述有机钝化层组合物获得的钝化层。所述有机薄膜晶体管(OTFT)通常可包括基底、栅电极、栅绝缘层、源电极、漏电极、和有机半导体层，但是层结构没有特别限制。
下文中，参照图1A、1B、2A和2B描述根据示例性实施方式的有机薄膜晶体管。
图1A是根据示例性实施方式的具有底接触和底栅结构的有机薄膜晶体管的示意性横截面图。图1B是根据示例性实施方式的具有底接触和顶栅结构的有机薄膜晶体管的示意性横截面图。图2A是根据示例性实施方式的具有顶接触和底栅结构的有机薄膜晶体管的示意性横截面图。图2B是根据示例性实施方式的具有顶接触和顶栅结构的有机薄膜晶体管的示意性横截面图。
如图1A中所示，根据示例性实施方式的有机薄膜晶体管105可具有底接触(BC)和底栅结构，其中通过在基底10上有序地层叠栅电极20、栅绝缘层30、源电极40、漏电极50、和有机半导体层60而在源电极40和漏电极50上设置有机半导体层60。
如图1B中所示，根据示例性实施方式的有机薄膜晶体管110可具有底接触(BC)和顶栅结构，其中有机半导体层60’设置在基底10上的源电极40’和漏电极50’上。栅绝缘层30’形成在源电极40’、有机半导体层60’和漏电极50’上方。栅电极20’形成在栅绝缘层30’上。
如图2A中所示，根据示例性实施方式的有机薄膜晶体管205可具有顶接触(TC)和底栅结构，其中通过掩模沉积方法等在有机半导体层60”上设置金属电极。有机薄膜晶体管205包括栅电极20、栅绝缘层30以及在基底10上的源电极40”和漏电极50”之间的有机半导体层60”。
如图2B中所示，根据示例性实施方式的有机薄膜晶体管210可具有顶接触(TC)和顶栅结构，其中有机半导体层60”’设置在基底10上，且源电极40”’和漏电极50”’设置在基底10和有机半导体层60”’上。栅绝缘层30”设置在源电极40”’、有机半导体层60”’和漏电极50”’上。栅电极20’形成在栅绝缘层30”上。
基底10可由玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚降冰片烯、聚醚砜(PES)等形成，而没有限制。
栅电极20(20’)、源电极40(40’、40”、40”’)、和漏电极50(50’、50”、50”’)可包括通常使用的金属例如金(Au)、银(Ag)、铝(Al)、镍(Ni)、钼(Mo)、钨(W)，透明导电氧化物如氧化铟锡(ITO)等，但示例性实施方式不限于此。
栅绝缘层30可包括无机绝缘体例如氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)等，或者有机绝缘体例如聚酰亚胺、苯并环丁烯、聚对二甲苯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯基苯酚等。
在具有顶栅结构的有机薄膜晶体管110和210中，如图1B和2B中所示，可使用非等离子体方法以施加栅绝缘层30’(30”)，以限制(和/或防止)对有机半导体层60’和60”的损害。有机绝缘体如聚酰亚胺、苯并环丁烯、聚对二甲苯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯基苯酚等可用于栅绝缘层30’(30”)，但是示例性实施方式不限于此。
有机半导体层60、60’、60”和60”’可包括通常使用的材料，例如并五苯、铜酞菁、聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚亚苯基亚乙烯基、或者其衍生物，但是示例性实施方式不限于此。
具有底栅结构的有机薄膜晶体管105和205在有机半导体层60(60”)上包括有机钝化层70以改善器件的电特性和改善长期可靠性。有机钝化层70由根据示例性实施方式的有机钝化层组合物获得。
具有顶栅结构的有机薄膜晶体管110和210在保护栅电极20’、源电极40’(40”’)、有机半导体层60’(60”)、栅绝缘层30’(30”)和漏电极50’(50”’)的堆(stack)上方包括有机钝化层70。有机钝化层70由根据示例性实施方式的有机钝化层组合物获得。
或者，对于具有顶栅结构的有机薄膜晶体管110和210，根据示例性实施方式的有机钝化层组合物还可代替栅绝缘层30’(30”)的材料和用于有机钝化层70。这样，对于具有顶栅结构的有机薄膜晶体管110和210，根据示例性实施方式的有机钝化层组合物可作为栅绝缘层30’(30”)和有机钝化层70两者。
尽管已参照图1A、1B、2A和2B描述了有机薄膜晶体管，但是根据示例性实施方式的有机薄膜晶体管不限于图1A、1B、2A和2B中所示的结构。
除了旋涂之外，还可通过丝网印刷、印刷、浸渍、喷墨、或者激光沉积提供薄膜而提供所述有机薄膜晶体管的有机钝化层。
所述有机薄膜晶体管可应用于各种器件例如塑料智能卡、用于盘存标签的塑料芯片、太阳能电池、存储设备、有机发光二极管(OLED)、光敏器件、激光装置等。
下文中，参照图3A至3C描述根据示例性实施方式的太阳能电池和太阳能电池组件。
图3A和3B是根据示例性实施方式的太阳能电池的示意性横截面图。图3C是根据示例性实施方式的太阳能电池组件的示意性横截面图。之前描述的相同元件的描述将省略。
如图3A中所示，根据示例性实施方式的太阳能电池100包括基底10、盖(cover)15、及在电极92和94对之间的有机光活性层80。有机钝化层70’可在基底10和盖15之间围绕有机光活性层80及电极92和94对。有机光活性层80包括包含电子受体82和电子给体84的双层结构。尽管图3A描述了电子给体84在电子受体82上，但是作为选择，电子给体84和电子受体82的位置可交替可颠倒，因此电子受体82在电子给体84上。
如图3B中所示，根据示例性实施方式的太阳能电池101可包括与图3A中的太阳能电池100相同的特征，除了图3B中所示的有机光活性层81与图3A中所示的有机光活性层80相比在结构上不同以外。如图3B中所示，有机光活性层81可包括包含与电子受体83混杂的电子给体85的本体(bulk)异质结结构。
如图3C中所示，根据示例性实施方式的太阳能电池组件103可包括在电极92和94对之间的多个有机光活性层80和81。在电极92和94对之间的多个有机光活性层80和81被有机钝化层70”围绕，且可用导线(未示出)串联、并联、和/或串联-并联地彼此电连接以实现所需的功率输出。
盖15可没有限制地由玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚降冰片烯、聚醚砜(PES)等形成，但是示例性实施方式不限于此。盖15和基地10可包括相同或不同的材料。
电极92和94可包括导电材料，例如透明导电氧化物如氧化铟锡(ITO)，但是示例性实施方式不限于此。电极92和94之一可包括金属例如金(Au)、银(Ag)、铝(Al)、镍(Ni)、氧化铟锡(ITO)、钼(Mo)、钨(W)，但是示例性实施方式不限于此。
有机光活性层80和81的电子受体82和83及电极给体84和85的材料可包括通常使用的材料，例如并五苯、铜酞菁、聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚亚苯基亚乙烯基、或者其衍生物的至少两种，但是示例性实施方式不限于此。
有机钝化层70’和70”由根据示例性实施方式的有机钝化层组合物得到。
下文中，将参照实施例对本公开内容进行更详细的说明。然而，它们是本公开内容的示例性实施方式，而不是限制性的。
实施例1
将约10.0g4,4'-氧双邻苯二甲酸酐和约11.8g2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷聚合以提供包括以下化学式11的结构单元的聚羟基酰亚胺(Mn＝1097)。将约1g包括以下化学式11的结构单元的聚羟基酰亚胺溶解在丙二醇甲基醚乙酸酯溶剂中以提供约15重量％固含量的聚羟基酰亚胺溶液。然后，将约0.547g交联剂2,2-二(4-(2-(乙烯基氧基)乙氧基)苯基)丙烷加入其中，并且混合和使用具有约0.45μm的孔径的过滤器过滤，以提供有机钝化层组合物。
[化学式11]
根据溅射方法在经清洁的玻璃基底上沉积约的用于栅电极的钼，和根据CVD方法形成约300nm厚度的SiO2绝缘层。将其中聚合物半导体聚噻吩以约1重量％溶解在氯苯中的溶液根据旋涂方法以约1000rpm涂布约30秒，和在约100℃加热约10分钟，以提供具有约厚度的有机半导体层。根据溅射方法沉积用于源-漏电极的金(Au)至约70nm。将所述有机钝化层组合物旋涂在其上并且在真空条件下在约130℃固化约2小时，以提供形成有1μm的有机钝化层的有机薄膜晶体管。
实施例2
将约10.0g4,4'-氧双邻苯二甲酸酐、约9.44g2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷和1.29g4,4'-氧双苯胺聚合以提供包括以上化学式11的结构单元和以下化学式13的结构单元的聚羟基酰亚胺(Mn＝1467)。将约1.1g包括以上化学式11的结构单元和以下化学式13的结构单元的聚羟基酰亚胺溶解在丙二醇甲基醚乙酸酯溶剂中以提供约15重量％固含量的聚羟基酰亚胺溶液。然后，将约0.535g交联剂2,2-二(4-(2-(乙烯基氧基)乙氧基)苯基)丙烷加入其中，并且混合和使用具有约0.45μm的孔径的过滤器过滤，以提供有机钝化层组合物。
[化学式13]
化学式11和化学式13的结构单元的摩尔比为4:1。
使用所述钝化层组合物，根据与实施例1中相同的方法制造有机薄膜晶体管。
实施例3
将约8.0g4,4'(六氟亚异丙基)双邻苯二甲酸酐、2.86g4,4'-氧双邻苯二甲酸酐、约9.44g2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷和1.29g4,4'-氧双苯胺聚合以提供包括以上化学式11和13的结构单元及以下化学式12和14的结构单元的聚羟基酰亚胺(Mn＝2181)。将约1.1g包括以上化学式11和13的结构单元及以下化学式12和14的聚羟基酰亚胺溶解在丙二醇甲基醚乙酸酯溶剂中以提供约15重量％固含量的聚羟基酰亚胺溶液。然后，将约0.511g交联剂2,2-二(4-(2-(乙烯基氧基)乙氧基)苯基)丙烷加入其中，并且混合和使用具有约0.45μm的孔径的过滤器过滤，以提供有机钝化层组合物。
[化学式12]
[化学式14]
化学式11和化学式13的结构单元的摩尔比为4:1。
使用所述钝化层组合物，根据与实施例1中相同的方法制造有机薄膜晶体管。
对比例1
根据与实施例1中相同的程序制造有机薄膜晶体管，除了不提供有机钝化层之外。
有机薄膜晶体管的电特性的评价
使用KEITHLEY制造的半导体表征系统(4200-SCS)对根据实施例1-3和对比例1的有机薄膜晶体管进行测量以测定电特性。图4显示根据实施例1的有机薄膜晶体管在线性区域(VDS＝-10V)中驱动时的结果，和图5显示在饱和区域(VDS＝-40V)中驱动时的结果。图6显示根据实施例2的有机薄膜晶体管在线性区域(VDS＝-10V)中驱动时的结果，和图7显示在饱和区域(VDS＝-40V)中驱动时的结果。图8显示根据实施例3的有机薄膜晶体管在线性区域(VDS＝-10V)中驱动时的结果，和图9显示在饱和区域(VDS＝-40V)中驱动时的结果。图10显示根据对比例1的有机薄膜晶体管在线性区域(VDS＝-10V)中驱动时的结果，和图11显示在饱和区域(VDS＝-40V)中驱动时的结果。图12至图15显示当在线性区域(VDS＝-10V)和饱和区域(VDS＝-40V)中驱动根据实施例1-3和对比例1的有机薄膜晶体管时的阈值电压变化(ΔVTH)。结果还示于表1中。
[表1]
在表1中，|ΔVTH|是指在10000秒时的VTH与在0秒时的VTH之间差。
如图12～图15和表1中所示，当根据实施例1-3的有机薄膜晶体管具有低于或等于3.5V的阈值电压变化(ΔVTH)时，而根据对比例1的有机薄膜晶体管具有根据时间流逝的更高的阈值电压(ΔVTH)变化。
当在线性区域(VDS＝-10V)和饱和区域(VDS＝-40V)中驱动时，根据实施例1和对比例1的有机薄膜晶体管的电荷迁移率示于图16和图17中。如图16和17中所示，根据实施例1的有机薄膜晶体管的电荷迁移率与根据对比例1的有机薄膜晶体管的类似，表明有机钝化层对有机薄膜即通过的电荷迁移率没有影响。
虽然已经结合了当前认为是实践性的示例性实施方式的内容描述了本公开内容，然而应理解本发明不限于所公开的实施方式，而是相反意图涵盖包括在所述权利要求的精神和范围内的各种改进和等同排列。因此，上述实施方式应理解为是示例性的，而绝不是限制本公开内容。
<符号说明>
10：基底20：绝缘层
30：栅电极40：源电极
50：漏电极60：半导体层
70：有机钝化层

Claims (26)

1.有机钝化层组合物，包括：包括由以下化学式1和2表示的结构单元的聚合物；和交联剂：
其中，在化学式1中，
Cy1为选自如下的官能团：取代或未取代的C4～C20碳环基团、取代或未取代的C6～C20单环芳族基团、取代或未取代的C20稠合多环芳族基团、和C12～C20非稠合多环芳族基团，
其中，在化学式2中，
Cy2为取代或未取代的C6～C40亚芳基、取代或未取代的C3～C40亚杂芳基、取代或未取代的C5～C40亚环烷基、或者取代或未取代的C5～C40亚杂环烷基，和
k为2或更大的整数，
其中所述聚合物进一步包括由以下化学式3表示的结构单元：
其中，在化学式3中，
Cy3为取代或未取代的C6～C40亚芳基、取代或未取代的C3～C40亚杂芳基、取代或未取代的C5～C40亚环烷基、和取代或未取代的C5～C40亚杂环烷基之一。
2.权利要求1的有机钝化层组合物，其中所述聚合物为低聚物。
3.权利要求1的有机钝化层组合物，其中以上化学式2和3的结构单元以50:50～90:10的摩尔比存在。
4.权利要求1的有机钝化层组合物，其中以上化学式1的Cy1选自以下化学式4-1和4-2：
其中，在化学式4-1和4-2中，
R1～R3各自独立地为氢、羟基、卤素、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，
L1为单键、(CRaRb)p、(SiRcRd)q、S(＝O)2、O、C(＝O)、或者其组合，其中Ra～Rd各自独立地为氢、卤素、羟基、C1～C10烷基、C1～C10氟烷基、或者C6～C20芳基，并且p和q各自独立地为1～5的整数，和
n、m1和m2各自独立地为0～2的整数。
5.权利要求1的有机钝化层组合物，其中以上化学式2选自以下化学式5-1和5-2：
其中，在化学式5-1和5-2中，
R4～R6各自独立地为氢、卤素、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，
L2为单键、(CRaRb)p、(SiRcRd)q、S(＝O)2、O、C(＝O)、或者其组合，其中Ra～Rd各自独立地为氢、卤素、羟基、C1～C10烷基、C1～C10氟烷基、或者C6～C20芳基，并且p和q各自独立地为1～5的整数，
n2为0～2的整数，
m3和m4各自独立地为0～4的整数，
k和k1+k2各自独立地为2或更大的整数，和
k1和k2为0～4的整数。
6.权利要求1的有机钝化层组合物，其中以上化学式3选自以下化学式6-1和6-2：
其中，在化学式6-1和6-2中，
R9～R11各自独立地为氢、卤素、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，
L4为单键、(CRaRb)p、(SiRcRd)q、S(＝O)2、O、C(＝O)、或者其组合，其中Ra～Rd各自独立地为氢、卤素、羟基、C1～C10烷基、C1～C10氟烷基、或者C6～C20芳基，并且p和q各自独立地为1～5的整数，
n3为0～4的整数，和
m8和m9各自独立地为0～4的整数。
7.权利要求1的有机钝化层组合物，其中以上化学式2选自以下化学式7：
其中，在化学式7中，
R30和R31各自独立地为氢、羟基、卤素、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，条件是R30和R31的至少两个为羟基，
a和b各自独立地为0～4，并且a+b为2或更大。
8.权利要求1的有机钝化层组合物，其中以上化学式3选自以下化学式8：
其中，在化学式8中，
R40和R41各自独立地为氢、卤素、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，并且不包括羟基，
c和d各自独立地为0～4，并且c+d为2或更大。
9.权利要求1的有机钝化层组合物，其中以上化学式1的结构单元包括由以下化学式9和10表示的结构单元：
其中，在化学式9中，
Cy4选自取代或未取代的C4～C20碳环基团、取代或未取代的C6～C20单环芳族基团、取代或未取代的C20稠合多环芳族基团、和C12～C20非稠合多环芳族基团，并且为未被至少一个氟基团或至少一个C1～C15氟烷基取代的环状基团，
其中，在化学式10中，
Cy5选自取代或未取代的C4～C20碳环基团、取代或未取代的C6～C20单环芳族基团、取代或未取代的C20稠合多环芳族基团、和C12～C20非稠合多环芳族基团，
X为氟基团或者C1～C15氟烷基，和
y由Cy5的价决定并且为1～4的整数。
10.权利要求9的有机钝化层组合物，其中以上化学式9的Cy4为以下化学式9-1和9-2之一，并且以上化学式10的Cy5为以下化学式10-1和10-2之一：
其中，在化学式9-1和9-2中，
Y1～Y3各自独立地为氢、羟基、取代或未取代的C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、或者取代或未取代的C2～C15杂芳基，
L9为单键、(CRaRb)p、(SiRcRd)q、S(＝O)2、O、C(＝O)、或者其组合，其中Ra～Rd各自独立地为氢、羟基、C1～C10烷基、或者C6～C20芳基，并且p和q各自独立地为1～5的整数，和
r、s1和s2各自独立地为0～2的整数，
其中，在化学式10-1和10-2中，
X1～X3各自独立地为氟基团或者C1～C15氟烷基，
L10为单键、(CRaRb)p、(SiRcRd)q、S(＝O)2、O、C(＝O)、或者其组合，其中Ra～Rd各自独立地为氢、卤素、羟基、C1～C10烷基、C1～C10氟烷基、或者C6～C20芳基，并且p和q各自独立地为1～5的整数，
r、s1和s2各自独立地为0～2的整数，和
以上化学式10-1和10-2的各C6芳族环任选地被选自如下的取代基取代：C1～C15烷基、取代或未取代的C1～C15烷氧基、取代或未取代的C3～C15杂环烷基、取代或未取代的C3～C15环烷氧基、取代或未取代的C6～C15芳基、取代或未取代的C6～C15芳氧基、和取代或未取代的C2～C15杂芳基。
11.权利要求4-8和10中任一项的有机钝化层组合物，其中所述取代或未取代的C1～C15烷基为取代或未取代的C3～C15环烷基。
12.权利要求9的有机钝化层组合物，其中以50摩尔％或更少包括化学式10的结构单元，基于总共100摩尔％的化学式9和化学式10的结构单元。
13.权利要求1的有机钝化层组合物，其中所述交联剂具有两个或更多个乙烯基醚基团。
14.权利要求1的有机钝化层组合物，其中所述交联剂包括2,2-二(4-(2-(乙烯基氧基)乙氧基)苯基)丙烷、(1,1,1-三(4-2-(乙烯基氧基)乙氧基)苯基)乙烷、1,3,5-三(2-(乙烯基氧基)乙氧基)苯、聚(乙二醇)二乙烯基醚、4,4'-二-丁-3-烯基氧基-联苯、1,5-二-丁-3-烯基氧基-萘、或者其混合物。
15.权利要求1的有机钝化层组合物，其中所述有机钝化层组合物进一步包括光致产酸剂。
16.权利要求15的有机钝化层组合物，其中所述光致产酸剂包括全氟烷基磺酸三芳基锍、三氟甲磺酸二芳基碘全氟丁基磺酸二芳基碘琥珀酰亚胺基三氟甲磺酸盐、2,6-二硝基苄基磺酸盐、或者其组合。
17.权利要求16的有机钝化层组合物，其中所述全氟烷基磺酸三芳基锍为三氟甲磺酸三芳基锍和/或全氟丁基磺酸三芳基锍。
18.有机钝化层，其使用权利要求1-17任一项的有机钝化层组合物制造。
19.薄膜晶体管，包括：
基底、在所述基底上的栅电极、在所述基底上的有机半导体层、在所述栅电极和有机半导体层之间的栅绝缘层、与所述有机半导体层连接的源电极和漏电极、及有机钝化层，
其中所述有机钝化层是使用权利要求1-17任一项的有机钝化层组合物制造的。
20.权利要求19的薄膜晶体管，其中所述栅绝缘层的材料与所述有机钝化层的材料相同。
21.权利要求19的薄膜晶体管，其中所述有机钝化层配置为限制阈值电压随时间的变化和电荷迁移率随时间的变化的至少一种。
22.电子器件，其包括权利要求19的薄膜晶体管。
23.太阳能电池，包括：
在电极对之间的有机光活性层；和
由权利要求1-17任一项的有机钝化层组合物制造的有机钝化层，
所述有机钝化层覆盖所述有机光活性层和所述电极对。
24.太阳能电池组件，包括：
多个有机光活性层，各光活性层在电极对之间；和
由权利要求1-17任一项的有机钝化层组合物制造的有机钝化层，
所述有机钝化层覆盖在所述电极对之间的所述多个有机光活性层。
25.有机钝化混合物，包括：
二醇溶剂；和
包括聚合物和具有两个或更多个乙烯基醚基团的交联剂的有机钝化组合物，所述聚合物包括
由以下化学式1至2表示的结构单元，
其中，在化学式1中，
Cy1为包括以下之一的官能团：取代或未取代的C4～C20碳环基团、取代或未取代的C6～C20单环芳族基团、取代或未取代的C20稠合多环芳族基团、和C12～C20非稠合多环芳族基团，
其中，在化学式2中，
Cy2为以下之一：取代或未取代的C6～C40亚芳基、取代或未取代的C3～C40亚杂芳基、取代或未取代的C5～C40亚环烷基、和取代或未取代的C5～C40亚杂环烷基，和
k为2或更大的整数，
其中所述聚合物进一步包括由以下化学式3表示的结构单元：
其中，在化学式3中，
Cy3为取代或未取代的C6～C40亚芳基、取代或未取代的C3～C40亚杂芳基、取代或未取代的C5～C40亚环烷基、和取代或未取代的C5～C40亚杂环烷基之一。
26.权利要求25的有机钝化混合物，其中所述聚合物为低聚物。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103779427B (zh) * 2014-02-26 2016-06-29 华南理工大学 一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法
CN111416039A (zh) 2019-01-07 2020-07-14 纽多维有限公司 制剂和层
CN110379924A (zh) * 2019-06-11 2019-10-25 北京大学深圳研究生院 一种钙钛矿红外光电晶体管及其制备方法
US20220045274A1 (en) * 2020-08-06 2022-02-10 Facebook Technologies Llc Ofets having organic semiconductor layer with high carrier mobility and in situ isolation
KR102495606B1 (ko) 2021-03-19 2023-02-06 연세대학교 원주산학협력단 가교반응이 가능한 폴리(이미드-실록산)을 이용한 트랜지스터 보호막 및 이의 제조방법

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3375302D1 (en) 1982-12-20 1988-02-18 Hughes Aircraft Co Solar cell comprising a protective polyimide coating and method for protecting solar cells
US5177180A (en) * 1990-08-07 1993-01-05 General Electric Company High temperature mixed polyimides and composites formed therefrom
JP2001267607A (ja) * 2000-03-22 2001-09-28 Citizen Watch Co Ltd 太陽電池およびその製造方法
JP2003155325A (ja) * 2001-11-21 2003-05-27 Toto Kagaku Kogyo Kk 耐熱性樹脂組成物
JP2007091828A (ja) * 2005-09-28 2007-04-12 Kaneka Corp ポリイミド樹脂、及びポリイミド樹脂膜
KR101174769B1 (ko) * 2006-06-30 2012-08-17 엘지디스플레이 주식회사 박막트랜지스터의 제조방법 및 이를 이용한 ｔｆｔ 어레이기판의 제조방법
KR100816095B1 (ko) 2006-07-26 2008-03-24 엠텍비젼 주식회사 광 입력장치 및 이를 구비한 휴대 단말기
JP2008083359A (ja) * 2006-09-27 2008-04-10 Jsr Corp 感光性樹脂組成物及び硬化膜
KR100833706B1 (ko) 2007-02-01 2008-05-29 삼성전자주식회사 감광성 폴리이미드 조성물, 폴리이미드 필름 및 이를 이용한 반도체 소자
JP2008231255A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Jsr Corp 樹脂組成物及びそれを含有する感光性樹脂組成物
KR101364275B1 (ko) 2007-05-19 2014-02-18 삼성전자주식회사 히드록시기 포함 폴리머를 포함하는 유기 절연체 조성물 및이를 이용한 절연막 및 유기박막 트랜지스터
KR101588364B1 (ko) * 2007-12-14 2016-01-25 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 폴리히드록시이미드의 제조방법 및 그 제조방법으로부터 얻어진 폴리히드록시이미드를 함유하는 포지티브형 감광성 수지 조성물
JP5470788B2 (ja) * 2008-09-22 2014-04-16 セイコーエプソン株式会社 有機半導体装置、有機半導体装置の製造方法、電子デバイスおよび電子機器
CN100583489C (zh) 2008-12-11 2010-01-20 彩虹集团公司 一种聚合物太阳能电池的制备方法
KR100986159B1 (ko) * 2008-12-22 2010-10-07 한국기계연구원 에너지 전환 효율이 향상된 유기 태양전지 및 이의 제조방법
JP5206977B2 (ja) * 2009-03-12 2013-06-12 信越化学工業株式会社 新規ポリイミドシリコーン及びこれを含有する感光性樹脂組成物並びにパターン形成方法
JP5515394B2 (ja) * 2009-04-30 2014-06-11 株式会社ピーアイ技術研究所 感光性変性ポリイミド樹脂組成物及びその用途
JP5562585B2 (ja) * 2009-07-06 2014-07-30 旭化成イーマテリアルズ株式会社 感光性樹脂組成物

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