CN104412403B - 具有离子交换的玻璃基材的有机薄膜晶体管 - Google Patents

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Abstract

描述了使用强化玻璃基材例如离子交换玻璃基材与有机分子或聚合物组合的制品，以及用于制备这些制品的方法。这些制品可用于使用有机薄膜晶体管的基于电子的器件。

Description

具有离子交换的玻璃基材的有机薄膜晶体管
本申请根据35USC§119要求于2011年12月06日提交的美国临时申请系列第61/567,342号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
领域
本发明总体涉及使用强化玻璃作为基材的制品，具体来说，涉及使用强化玻璃和有机分子或聚合物的组合作为用于诸如薄膜晶体管的电子器件的基材，以及用于制备所述制品的方法。
技术背景
随着便携式电子器件例如电子阅读器、视频播放器和其它小装置持续地受到全世界的认同，用于改善这些器件的机械耐久性的要求也增加。这些器件中的许多都包含薄膜晶体管，最常见的包括玻璃支撑基材。对于使用玻璃作为背板基材的那些产品而言，与地板的冲击、苛刻的环境条件或者类似的事件可导致器件失效。例如，玻璃背板基材的断裂是目前电子阅读器最主要的失效方式。
器件制造商认为玻璃限制了器件的耐久性，并已经尝试用其它材料如金属片材(如铝或不锈钢)和聚合物膜(聚对苯二甲酸乙二醇酯或萘二甲酸乙二醇酯)来取代玻璃。尽管金属和聚合物膜是非脆性的，但这些材料也有缺陷。金属膜通常是非常粗糙的并需要平坦化层，而聚合物膜易于出现溶剂不相容性并具有热尺寸限制。此外，金属和聚合物基材会产生当使用玻璃作为支撑基材时不存在的额外的相容性问题。
理想的基材将能抵抗升高的温度，提供具有低粗糙度的表面，不受加工溶剂影响，且能抵抗对成品的日常不当使用。现有的基材不能满足这些重要因素中的至少一种，导致仍需要寻找具有改善的性能的新颖基材。
概述
在离子交换玻璃上制造有源电子结构能够实现将坚固的、几乎不会破裂的玻璃用作电子器件例如液晶显示器中的电子器件背板。如果电子器件背板是由离子交换玻璃构成的，则可以去除大部分的所述额外的硬件，并可以发展新型无框架的器件，可以很大程度地改善美观度、减轻重量、降低制造成本且/或改善产品耐久性。如果离子交换玻璃上的有源电子器件还是由光学透明的材料构成的，则这能够实现透明的全玻璃电子器件。
一种可能是使用强化玻璃，例如(康宁公司的注册商标)玻璃作为背板基材。但是，离子交换玻璃在表面上富含钠和钾，并且碱金属在半导体器件操作和制造(例如TFT制造)中是一个劣势。游离的碱金属离子可污染典型的TFT器件如硅(Si)TFT，且在常常用于制备无机TFT的高温真空加工步骤中应避免含碱金属的玻璃，因为这可允许碱金属离子转移进入有源半导体，这对性能是有害的。通常，不含碱金属的玻璃已用于TFT中，因为它不污染硅，但不含碱金属的玻璃没有离子交换玻璃的机械可靠性。
另一种可能是使用更加传统的热硬化或化学硬化的玻璃，例如已钢化的钠钙玻璃。但是，钠钙玻璃也具有高水平的碱金属，因此使用这些材料也可导致污染TFT器件。
发明人令人意外地发现，诸如有机TFT这样的半导体器件可直接制备到机械耐久的强化玻璃如离子交换基材上，不存在阻挡层。本文所述的实施方式可提供一个或多个以下优点：提供在强化玻璃上制造有机TFT和电路的可行方法，该强化玻璃包括离子交换玻璃基材和钢化玻璃基材；提供一种强化玻璃的使用方式，例如使用离子交换玻璃基材或钢化玻璃基材作为适用于显示器背板的基材；允许在强化玻璃上制造电子器件而不改变所述玻璃的优异的压缩强度，该强化玻璃包括离子交换玻璃和钢化玻璃；和/或提供具有更低成本的方法，因为除去了阻挡层允许用更少的制造步骤来形成更薄的器件。
第一种实施方式包括一种制品，其包括：强化玻璃基材，其具有第一表面和第二表面，且维氏(Vickers)裂纹引发阈值为至少7kgf；有机半导体层，其具有第一表面和第二表面；介电层，其具有第一表面和第二表面；以及至少一个电极；其中所述制品不含阻挡层。在一些实施方式中，所述至少一个电极包括栅电极、漏电极和源电极。在一些实施方式中，所述至少一个电极包括金属、导电金属氧化物膜、导电金属纳米颗粒油墨或者导电聚合物。在一些实施方式中，所述有机半导体层包括半导体小分子、半导体低聚物或者半导体聚合物。在一些实施方式中，所述介电层包括可在小于约250℃的温度下施涂作为膜的有机或无机材料。在一些实施方式中，所述强化玻璃包括离子交换玻璃。在一些实施方式中，所述强化玻璃包括钢化玻璃。在一些实施方式中，所述玻璃是铝硼硅酸盐玻璃、碱性铝硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃或者钠钙玻璃。在一些实施方式中，所述制品包括薄膜晶体管、光伏器件、二极管或者显示器器件。
在一些实施方式中，所述制品还包括功能层，该功能层位于所述强化玻璃基材的与所述有机半导体层和介电层相对的表面上，其中所述功能层选自下组：防眩光层、防污染层、自清洁层、减反射层、耐指纹层、光散射层、防碎层，及其组合。
另一实施方式包括薄膜晶体管，其包括：强化玻璃基材，其具有第一表面和第二表面，且维氏裂纹引发阈值为至少7kgf；有机半导体层，其具有第一表面和第二表面；介电层，其具有第一表面和第二表面；以及至少一个电极；其中所述制品不含阻挡层。在一些实施方式中，所述至少一个电极包括栅电极、漏电极和源电极。在一些实施方式中，所述至少一个电极包括金属、导电金属氧化物膜、导电金属纳米颗粒油墨或者导电聚合物。在一些实施方式中，所述有机半导体层包括半导体小分子、半导体低聚物或者半导体聚合物。在一些实施方式中，所述介电层包括可在小于约250℃的温度下施涂作为膜的有机或无机材料。在一些实施方式中，所述强化玻璃包括离子交换玻璃。
在一些实施方式中，所述薄膜晶体管还包括功能层，该功能层位于所述强化玻璃基材的与所述有机半导体层和介电层相对的表面上，其中所述功能层选自下组：防眩光层、防污染层、自清洁层、减反射层、耐指纹层、光散射层、防碎层，及其组合。
在一些实施方式中，所述薄膜晶体管包括底栅顶接触(bottom-gate top-contact)设计。在一些实施方式中，所述薄膜晶体管包括底栅底接触(bottom-gatebottom-contact)设计。在一些实施方式中，所述薄膜晶体管包括顶栅顶接触(top-gatetop-contact)设计。在一些实施方式中，所述薄膜晶体管包括顶栅底接触(top-gatebottom-contact)设计。
另一个实施方式是一种形成制品的方法，所述方法包括：提供强化玻璃基材，其具有第一表面和第二表面，且维氏裂纹引发阈值为至少7kgf；提供有机半导体层；提供介电层；以及提供至少一个电极；其中所述制品不含阻挡层。在一些实施方式中，所述提供有机半导体层包括用所述有机半导体层涂覆强化玻璃基材，并用所述介电层涂覆所述有机半导体层。在一些实施方式中，所述提供介电层包括用所述介电层涂覆强化玻璃基材，并用所述有机半导体层涂覆所述介电层。
在一些实施方式中，所述涂覆包括旋涂浇铸、刮刀涂布、浸涂、滴涂或各种印刷方法例如喷墨印刷、狭缝模头印刷和凹版印刷。
附图简要说明
图1是基于底栅顶接触(BG-TC)晶体管的器件的侧视图，其中38是漏电极，40是源电极，32是栅电极，34是介电层，10是离子交换玻璃基材，且36是有机半导体层。
图2是基于底栅底接触(BG-BC)晶体管的器件的侧视图，其中38是漏电极，40是源电极，32是栅电极，34是介电层，10是离子交换玻璃基材，且36是有机半导体层。
图3是基于顶栅底接触(TG-BC)晶体管的器件的侧视图，其中38是漏电极，40是源电极，32是栅电极，34是介电层，10是离子交换玻璃基材，且36是有机半导体层。
图4是基于顶栅顶接触(TG-TC)晶体管的器件的侧视图，其中38是漏电极，40是源电极，32是栅电极，34是介电层，10是离子交换玻璃基材，且36是有机半导体层。
图5是制备的BG-TC有机TFT的转移曲线，该有机TFT包括在聚合物介电层上的噻吩共聚物即聚[(3,7-二-十七基噻吩基[3,2-b]噻吩基[2’,3’:4,5]噻吩基[2,3-d]噻吩-2,6-二基)(2,2’-二噻吩-5,5’-二基)](P2TDC17FT4)。基于该曲线，测定器件的场效应空穴迁移率是0.03cm2/V·s，开/关比是5x103-1x104，且阈值电压是-2.5V。
图6是制备的TG-TC有机TFT的转移曲线，该有机TFT包括与所述离子交换玻璃基材接触的聚[(3,7-二-十七基噻吩基[3,2-b]噻吩基[2’,3’:4,5]噻吩基[2,3-d]噻吩-2,6-二基)(2,2’-二噻吩-5,5’-二基)](P2TDC17FT4)有机半导体。介电层是PVP-PMMA共聚物。器件的所测转移曲线表明，场效应空穴迁移率为0.02cm2/V·s，开/关比为700，且阈值电压为5V。
图7显示了两种可能用于本实施方式的有机半导体聚合物的合成。图7A描述了稠合噻吩-异靛聚合物的合成，且图7B描述了茋稠合的噻吩聚合物的合成。
图8显示了两种可能用于本实施方式的有机半导体聚合物的合成。图8A描述了稠合噻吩-二酮基吡咯并吡咯聚合物的合成，且图8B描述了二噻吩-稠合的噻吩聚合物的合成。当R＝正-十七基时，图8B显示P2TDC17FT4的合成。
详细描述
参考以下详细描述、附图、实施例、权利要求以及之前和以下的描述，可以更容易地理解本发明。但是，在揭示和描述本发明的组合物、制品、装置和方法之前，应理解，本发明不限于所揭示的具体组合物、制品、装置和方法，除非另有说明，因为它们当然是可以改变的。还应当理解，本文所使用的术语仅仅是为了描述特定的方面而不是起限制作用。
以下描述是作为启用教导来提供的。为此，本领域技术人员应当意识和体会到，可以对本文所述的各个实施方式进行各种改变，同时仍然能够达到所述有益的结果。还显而易见的是，本发明所需的有益结果中的一部分可以通过选择一些特征而不利用其他的特征来获得。因此，本领域技术人员会认识到，对本发明的许多更改和修改都是可能的，在某些情况下甚至是希望的，并且是本发明的一部分。因此，下面的描述只是作为说明性的，且不应构成限制。
揭示了材料、化合物、组合物以及组分，它们可用于所揭示的方法和组合物，可结合所揭示的方法和组合物使用，可用于制备所揭示的组合物，或者是所揭示的方法和组合物的实施方式。在本文中公开了这些和其他的材料，应理解当公开了这些材料的组合、子集、相互作用、组等等而未明确地具体揭示这些化合物的每个不同的单独和共同组合以及排列时，在本文中具体设想和描述了它们中的每一种情况。因此，如果公开了一类取代物A、B和C并且还公开了一类取代物D、E、和F以及组合的实施方式A-D的实例，则可单独地和共同地设想每一个。因此，在本例中，具体设想了以下组合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F中的每一个，应认为以上这些都是从A、B和C；D、E和F；以及实例组合A-D的内容揭示的。同样，也具体设想并揭示了上述的任何子集或这些子集的组合。因此，例如，具体设想了A-E、B-F和C-E的亚组，并应认为它们是从A、B和C；D、E和F；以及实例组合A-D的内容揭示的。这种概念应用于本内容的所有方面，包括但不限于组合物的任何组分以及所揭示组合物的制备方法和使用方法中的各步骤。因此，如果存在可进行的多个附加步骤，应当理解可通过所公开方法的任一特定实施方式或实施方式的组合来进行这些附加步骤中的每一个，而且可具体设想每一个这样的组合且应当认为它是公开的。
在本说明书和下面的权利要求书中提到许多术语，这些术语具有本文所述的含义。
“包括”、“包含”或类似术语意为包括但不限于，即内含而非排它。
术语“约”修饰了所有范围内的术语，除非另有说明。例如，约1、2或3相当于约1、约2或约3，并且还包括约1-3，约1-2以及约2-3。组合物、组分、成分、添加剂和类似方面的公开的具体和优选数值及其范围仅用于说明，它们不排除其它定义数值或定义范围内的其它数值。本发明的组合物和方法包括具有本文所述的任何数值或数值的任何组合、具体数值、更具体的数值和优选数值的组合物和方法。
除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其相应的定冠词“该”表示至少一(个/种)，或者一(个/种)或多(个/种)。
本文所用术语“基材”可以根据器件的构造用来描述基材或者覆材。例如，如果所述基材在装入例如光伏电池时位于光伏电池的光入射侧，则所述基材是覆材。所述覆材可以为光伏材料提供保护，使其免受冲击和环境劣化，同时允许太阳光谱中合适的波长透过。另外，可以将多个光伏电池组装成光伏模块。光伏器件可以表示电池、模块或同时包括此二者。
本文所用的术语“相邻”可以定义为紧邻。相邻的结构可以互相发生物理接触，也可以不发生物理接触。相邻的结构可以包括设置在它们之间的其他的层和/或结构。
在第一方面中，实施方式包括一种制品，其包括：强化玻璃基材，其具有第一表面和第二表面，且维氏(Vickers)裂纹引发阈值为至少7kgf；有机半导体层，其具有第一表面和第二表面；介电层，其具有第一表面和第二表面；以及至少一个电极；其中所述制品不含阻挡层。
在一些实施方式中，所述强化玻璃基材包括已通过机械改性、热改性或者化学改性增加玻璃强度的玻璃基材。
在一个实施方式中，所述强化玻璃基材是离子交换玻璃基材。离子交换被广泛用于对用于此类应用的玻璃制品进行化学强化。在该过程中，将含第一金属离子(例如，Li2O、Na2O等中的碱金属阳离子)的玻璃制品至少部分浸泡在含第二金属离子的离子交换浴或介质中，或者以任意其他方式与其接触，所述第二金属离子大于或小于存在于玻璃中的第一金属离子。第一金属离子从玻璃表面扩散进入离子交换浴/介质，而来自离子交换浴/介质的第二金属离子在玻璃表面下方的层深度内代替了玻璃中的第一金属离子。较大离子取代玻璃中的较小离子在玻璃表面处产生压缩应力，而较小离子取代玻璃中的较大离子通常在玻璃表面处产生拉伸应力。在一些实施方式中，第一金属离子和第二金属离子是单价碱金属离子。但是，其他单价金属离子例如Ag+、Tl+、Cu+等也可用于离子交换过程。
在一个实施方式中，强化玻璃基材包括强化玻璃，其中，所述玻璃在从玻璃表面到至少20μm的层深度内进行离子交换。在另一种实施方式中，当用离子交换化学强化时，本文所述的强化玻璃基材呈现的维氏裂纹引发阈值为至少约5kgf(千克力)，在一些实施方式中，为至少约5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19或20kgf。在一些实施方式中，当用离子交换化学强化时，本文所述的强化玻璃基材呈现的维氏裂纹引发阈值为约5kgf-约50kgf,约5kgf-约40kgf,约5kgf-约30kgf,约5kgf-约20kgf,约7kgf-约50kgf,约7kgf-约40kgf,约7kgf-约30kgf,约7kgf-约20kgf,约10kgf-约50kgf,约10kgf-约40kgf或约10kgf-约30kgf。
在一些实施方式中，强化玻璃基材包括含碱金属的玻璃。在一些实施方式中，强化玻璃基材包括铝硼硅酸盐、碱金属铝硼硅酸盐、铝硅酸盐、碱金属铝硅酸盐或钠钙玻璃。在一些实施方式中，玻璃包括如美国临时专利申请第61/560,434号、第61/653,489号和第61/653,485号以及美国专利申请第12/858,490号、第12/277,573号、第13/588,581号、第11/888,213号、第13/403,756号、第12/392,577号、第13/346,235号、第13/495,355号、第12/858,490号、第13/533,298号、第13/291,533号和第13/305,271号所述的离子交换玻璃，以上各文的全部内容通过引用纳入本文。
根据一些实施方式，强化玻璃基材的厚度小于或等于4.0mm、例如小于或等于3.5mm、例如小于或等于3.2mm、例如小于或等于3.0mm、例如小于或等于2.5mm、例如小于或等于2.0mm、例如小于或等于1.9mm、例如小于或等于1.8mm、例如小于或等于1.5mm、例如小于或等于1.1mm、例如约0.05mm-约2.0mm、例如约0.05mm-约1.1mm、例如约0.1mm-约1.1mm。尽管这些是示例性的厚度，但是强化玻璃基材的厚度可以包括约0.040mm至最高达4.0mm(包括4.0mm)范围内任意包含小数位的数值。
在一些实施方式中，所述有机半导体层包括半导体小分子、半导体低聚物或者半导体聚合物。半导体小分子包括多环芳烃化合物，例如并五苯、蒽和红荧烯，以及其它共轭的芳香烃。聚合物有机半导体包括例如聚(3-己基噻吩)、聚(对苯乙炔)，以及聚乙炔及其衍生物。一般来说，主要存在两类重叠的有机半导体，即有机电荷转移络合物以及从聚乙炔和类似化合物衍生的各种直链主链导电聚合物，例如聚吡咯和聚苯胺。但是，实施方式不限于这些类型的有机半导体的范围，如实施例所示，实施方式对宽范围的有机半导体都是可行的。
在一些实施方式中，有机半导体层包括稠合噻吩化合物。在一些实施方式中，把稠合的噻吩结合到聚合物中。稠合的噻吩和稠合的噻吩聚合物可包括如美国专利第7,705,108号、第7,838,623号、第7,893,191号、第7,919,634号、第8,217,183号、第8,278,346号，美国专利申请第12/905,667号、第12/907,453号、第12/935,426号、第13/093,279号、第13/036,269号、第13/660,637号、第13/660,529号，以及美国临时专利申请第61/617,202号和第61/693,448号所述的化合物，以上各文的全部内容通过引用纳入本文。
可用的稠合噻吩化合物的具体示例包括，但不限于：聚[(3,7-二-十七基噻吩基[3,2-b]噻吩基[2’,3’:4,5]噻吩基[2,3-d]噻吩-2,6-二基)(2,2’-二噻吩)-5,5’-二基],聚[(3,7-二-十七基噻吩基[3,2-b]噻吩基[2’,3’:4,5]噻吩基[2,3-d]噻吩-2,6-二基)(2,5-二-十六基-3,6-二(噻吩-2-基)吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4(2H,5H)-二酮)-5,5’-二基],聚-3,6-二己基-噻吩基[3,2-b]噻吩(PDC6FT2),聚-3,6-二癸基-噻吩基[3,2-b]噻吩,聚[(3,7-二-十七基噻吩基[3,2-b]噻吩基[2’,3’:4,5]噻吩基[2,3-d]噻吩-2,6-二基)(1-十六基-3-(1-十六基-2-氧代吲哚-3-亚基)吲哚-2-酮-6,6’-二基)],以及聚[(3,7-二-十七基噻吩基[3.2-b]噻吩基[2’,3’:4,5]噻吩基[2,3-d]噻吩-2,6-二基)(茋-1,4’-二基)]。基于稠合噻吩的聚合物的其它示例如图7和图8所示，其中图7A描述了稠合噻吩-异靛聚合物，图7B描述了稠合的噻吩-茋聚合物。类似地，图8A描述了稠合噻吩-二酮基吡咯并吡咯聚合物，且图8B描述了二噻吩-稠合的噻吩聚合物。
在一些实施方式中，所述有机半导体层可包括一种或更多种电致发光有机化合物。在一些实施方式中，所述有机半导体层的半导体小分子、半导体低聚物或者半导体聚合物可包括电致发光有机化合物。
在一些实施方式中，通过例如下述的方法来形成有机半导体层：浸涂、旋涂、朗格缪尔-布洛杰特(Langmuir-Blodgett)沉积、电喷雾电离、直接纳米颗粒沉积、气相沉积、化学沉积、喷雾沉积、丝网印刷、纳米压印光刻、凹版印刷、刮刀涂布、喷涂、狭缝模头涂布、喷墨印刷、激光沉积、滴涂或化学蚀刻。
在一些实施方式中，介电层包括能在小于或等于200℃下施涂成膜的任意有机或无机材料。可用于实施方式的介电材料的示例包括聚合物、玻璃和无机或有机材料。例如，可通过下述方法来形成介电层：溅射涂布、原子层沉积、浸涂、旋涂、朗格缪尔-布洛杰特(Langmuir-Blodgett)沉积、电喷雾电离、直接纳米颗粒沉积、气相沉积、化学沉积、真空抽滤、火焰喷涂、电喷雾、喷雾沉积、电沉积、丝网印刷、近空间升华、纳米压印光刻、原位生长、微波辅助化学气相沉积法、激光烧蚀、电弧放电、凹版印刷、刮刀涂布、喷涂、狭缝模头涂布或化学蚀刻。
在一些实施方式中，电极包括栅电极、漏电极和源电极。电极可包括任意导电材料-包括例如金属、导电半金属或者导电非金属。例如，在一些实施方式中，电极可包括涂层、丝、板、带、微米颗粒、纳米颗粒或网格形式的金属或金属的组合。可通过下述方法来形成电极：溅射涂布、原子层沉积、浸涂、旋涂、朗格缪尔-布洛杰特沉积、电喷雾电离、直接纳米颗粒沉积、气相沉积、化学沉积、真空抽滤、火焰喷涂、电喷雾、喷雾沉积、电沉积、丝网印刷、近空间升华、纳米压印光刻、原位生长、微波辅助化学气相沉积法、激光烧蚀、电弧放电、凹版印刷、刮刀涂布、喷涂、狭缝模头涂布或化学蚀刻。
实施方式不包括阻挡层。如本文所使用，阻挡层由设置在强化玻璃基材和有机半导体层或源电极之间的、阻止离子迁移的材料组成。在一些实施方式中，例如BG-TC和BG-BC类晶体管，在有机半导体层和离子交换玻璃基材之间可存在介电层，但在栅电极和离子交换玻璃基材之间没有阻挡层。在一些实施方式中，例如TG-TC和TG-BC类晶体管，在有机半导体层和离子交换玻璃基材之间没有阻挡层或介电层。传统上，已把氧化铝和氮化硅用作薄膜晶体管和其它电子器件中的阻挡层。
在一些实施方式中，制品还包括防眩光层、防污染层、自清洁层、减反射层、耐指纹层、光散射层、防碎层，及其组合。可通过任意数目的已知方法来结合这些层，例如如下述文献所述的方法：美国专利公开第2011/0129665号、第2009/0197048号、第2009/0002821号、第2011/0267697号、第2011/0017287号或第2011/0240064号，以上各文通过引用纳入本文。
在另一方面中，制品的一种实施方式是有机薄膜晶体管。有机TFT器件可包括：包括阻挡层的离子交换玻璃基材。在阻挡层上，可以形成栅电极、介电层、漏电极、源电极以及有机半导体通道层。这些层能够以不同的次序进行堆叠，以形成横向或垂直构造的晶体管器件。有机半导体通道层包括半导体小分子、低聚物和/或聚合物。介电层可以由能够在小于或等于200℃作为膜施加的任意有机或无机材料组成。以这种方式，产生了机械耐久性的背板。
图1-4显示了包括TFT器件的制品的一些实施方式。本文所用术语“底栅顶接触晶体管”指的是包含如图1所示的示例性结构的TFT器件。(根据上文所述任一实施方式)在强化玻璃基材或者离子交换玻璃基材10上沉积栅电极32，之后沉积介电层34，然后沉积半导体层36。然后，分别在半导体层36的顶部上进一步沉积漏电极38和源电极40。
术语“底栅底接触晶体管”指的是包含如图2所示的示例性结构的TFT器件。在强化玻璃基材或者离子交换玻璃基材10上沉积栅电极32，之后沉积介电层34，然后分别沉积漏电极38和源电极40。在这些底层的顶部上进一步沉积半导体层36。
术语“顶栅底接触晶体管”指的是包含如图3所示的示例性结构的TFT器件。(根据上文所述任意实施方式)分别在强化玻璃或离子交换玻璃基材10上沉积漏电极38和源电极40。然后在顶部沉积半导体层36，之后沉积介电层34，然后沉积栅电极32。
术语“顶栅顶接触晶体管”指的是包含如图6所示的示例性结构的TFT器件。在强化玻璃基材或者离子交换玻璃基材10上沉积半导体层36，之后分别沉积漏电极38和源电极40。在顶部上进一步沉积介电层34，然后沉积栅电极32。
另一方面包括形成实施方式的方法，所述方法包括：提供强化玻璃基材，其具有第一表面和第二表面，且维氏裂纹引发阈值为至少20kgf；提供有机半导体层；提供介电层；以及提供至少一个电极；其中所述制品不含阻挡层。如上所述，可通过多种方法(全部结合于此)来提供所述的各种元件。在一些实施方式中，所述提供有机半导体层包括用所述有机半导体层涂覆强化玻璃基材，并用所述介电层涂覆所述有机半导体层。在一些实施方式中，所述提供介电层包括用所述介电层涂覆强化玻璃基材，并用所述有机半导体层涂覆所述介电层。
实施例
实施例1：在离子交换玻璃上的有机底栅顶接触薄膜晶体管
通过在丙酮和随后在异丙醇中的超声处理，来清洁离子交换玻璃基材。通过以2埃/秒的速率热蒸发Au来把30纳米厚的Au栅电极沉积在基材上。介电材料包括在PGMEA和三聚氰胺中的11重量％(膜厚为约800纳米-1微米)的PVP溶液的混合物，以1000rpm(转/分钟)的速率把该介电材料在基材上旋涂浇铸30秒。通过UV辐射，把该介电材料固化约3分钟。然后，把溶于1,2-二氯苯的3毫克/毫升的半导体聚合物聚[(3,7-二-十七基噻吩基[3,2-b]噻吩基[2’,3’:4,5]噻吩基[2,3-d]噻吩-2,6-二基)(2,2’-二噻吩-5,5’-二基](P2TDC17FT4)旋涂到基材上。在加热板上，将器件于100℃下退火30分钟。最后，通过以2埃/秒的速率热蒸发Au来沉积30纳米厚的Au源电极和漏电极。制备的有机TFT器件的转移曲线(图5)表明场效应空穴迁移率是0.03cm2/V·s，开/关比是5x103-1x104，且阈值电压是-2.5V。
实施例2：在离子交换玻璃上的有机顶栅顶接触薄膜晶体管
用去离子水清洁离子交换玻璃，然后依次在甲苯、丙酮和2-丙醇中超声处理。然后，把玻璃基材在UV-臭氧清洗仪中放置10分钟，并随后进行辛基三氯硅烷蒸气表面处理30分钟。然后，以1000rpm的速率将有机半导体聚[(3,7-二-十七基噻吩基[3,2-b]噻吩基[2’,3’:4,5]噻吩基[2,3-d]噻吩-2,6-二基)(2,5-二-十六基-3,6-二(噻吩-2-基)吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4(2H,5H)-二酮)-5,5’-二基](PTDC16DPPTDC17FT4)在清洁的基材上旋涂浇铸60秒，然后在加热板上于130℃下退火约30分钟。退火后，通过以2.5埃/秒的速率热蒸发Au来沉积30纳米厚的Au源电极和漏电极。接下来，以1000rpm的速率，把2毫升的在PGMEA溶剂中的5重量％的PVP-PMMA共聚物与三聚氰胺(PVP-PMMA共聚物与三聚氰胺的重量比例＝10:1)溶液在基材上旋涂浇铸60秒，在加热板上于120℃下放置2分钟来除去溶剂，并在UV光下固化来交联介电膜。然后，以2.5埃/秒的速率热沉积50纳米Au栅电极。所测器件的转移曲线(图6)表明场效应空穴迁移率是0.02cm2/V·s，开/关比是700，且阈值电压是-5V。

Claims (26)

1.一种使用强化玻璃作为基材的制品，其包括：
a.强化玻璃基材，其具有第一表面和第二表面，并且维氏裂纹引发阈值至少为7kgf；
b.有机半导体层，其具有第一表面和第二表面；
c.介电层，其具有第一表面和第二表面；以及
d.至少一个电极；其中所述制品在所述有机半导体层和所述强化玻璃基材之间不含阻挡层。
2.如权利要求1所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述至少一个电极包括栅电极、漏电极或源电极。
3.如权利要求1所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述至少一个电极包括金属、导电金属氧化物膜、导电金属纳米颗粒油墨或者导电聚合物。
4.如权利要求1所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述有机半导体层包括半导体小分子、半导体低聚物或者半导体聚合物。
5.如权利要求4所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述半导体小分子、半导体低聚物或者半导体聚合物包括稠合噻吩部分。
6.如权利要求1所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述介电层包括能在小于250℃的温度下施涂作为膜的有机或无机材料。
7.如权利要求1所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述强化玻璃包括离子交换玻璃。
8.如权利要求1所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述制品包括顶栅薄膜晶体管、光伏器件、二极管或者显示器器件。
9.如权利要求8所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述制品包括顶栅顶接触薄膜晶体管或顶栅底接触薄膜晶体管。
10.一种使用强化玻璃作为基材的制品，其包括：
a.强化玻璃基材，其具有第一表面和第二表面，并且维氏裂纹引发阈值至少为7kgf；
b.有机半导体层，其具有第一表面和第二表面；
c.介电层，其具有第一表面和第二表面；
d.栅电极，其与所述强化玻璃基材和所述介电层接触；以及
e.至少一个其它电极；其中所述制品在所述栅电极和所述强化玻璃基材之间不含阻挡层。
11.如权利要求10所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述至少一个其它电极包括漏电极或源电极。
12.如权利要求10所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述至少一个其它电极包括金属、导电金属氧化物膜、导电金属纳米颗粒油墨或者导电聚合物。
13.如权利要求10所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述有机半导体层包括半导体小分子、半导体低聚物或者半导体聚合物。
14.如权利要求13所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述半导体小分子、半导体低聚物或者半导体聚合物包括稠合噻吩部分。
15.如权利要求10所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述介电层包括能在小于250℃的温度下施涂作为膜的有机或无机材料。
16.如权利要求10所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述强化玻璃包括离子交换玻璃。
17.如权利要求10所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述制品包括底栅薄膜晶体管、光伏器件、二极管或者显示器器件。
18.如权利要求17所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述制品包括底栅顶接触薄膜晶体管或底栅底接触薄膜晶体管。
19.一种形成如权利要求1所述使用强化玻璃作为基材的制品的方法，所述方法包括：
a.提供强化玻璃基材，其具有第一表面和第二表面，且维氏裂纹引发阈值为至少7kgf；
b.提供有机半导体层；
c.提供介电层；以及
d.提供至少一个电极；其中所述制品不含阻挡层。
20.一种形成如权利要求10所述使用强化玻璃作为基材的制品的方法，所述方法包括：
a.提供强化玻璃基材，其具有第一表面和第二表面，且维氏裂纹引发阈值为至少7kgf；
b.提供有机半导体层；
c.提供介电层；以及
d.提供栅电极，其与所述强化玻璃基材和所述介电层接触；
e.提供至少一个其它电极；其中所述制品在所述栅电极和所述强化玻璃基材之间不含阻挡层。
21.一种使用强化玻璃作为基材的制品，其包括：
a.强化玻璃基材，其具有第一表面和第二表面，并且维氏裂纹引发阈值至少为7kgf；
b.有机半导体层，其具有第一表面和第二表面，其中，所述有机半导体层的第一表面和所述强化玻璃基材的第二表面直接接触；
c.介电层，其具有第一表面和第二表面；以及
d.至少一个电极；其中所述制品在所述有机半导体层和所述强化玻璃基材之间不含阻挡层；
其中，所述强化玻璃包括离子交换玻璃，且所述制品包括顶栅薄膜晶体管、光伏器件、二极管或者显示器器件。
22.如权利要求21所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述至少一个电极包括栅电极、漏电极或源电极。
23.如权利要求21所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述至少一个电极包括金属、导电金属氧化物膜、导电金属纳米颗粒油墨或者导电聚合物。
24.如权利要求21所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述有机半导体层包括半导体小分子、半导体低聚物或者半导体聚合物。
25.如权利要求24所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述半导体小分子、半导体低聚物或者半导体聚合物包括稠合噻吩部分。
26.如权利要求21所述的使用强化玻璃作为基材的制品，其特征在于，所述介电层包括能在小于250℃的温度下施涂作为膜的有机或无机材料。
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