CN104641471A - 用于氧化物薄膜晶体管的涂层材料 - Google Patents

用于氧化物薄膜晶体管的涂层材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了用于制备金属氧化物薄膜晶体管中的涂层材料的涂层组合物(钝化配方)，其中所述涂层材料包括共混物，该共混物包括可交联组分和稳定剂。将根据本发明的稳定剂掺入涂层材料中可导致金属氧化物薄膜晶体管的改善的器件性能，尤其是，阈值电压的减小的位移以及长期的偏置应力稳定性。

Description

用于氧化物薄膜晶体管的涂层材料
发明背景
近几年来，对利用(无定形)金属氧化物材料作为半导体元件的电子器件的开发存在增长的兴趣。与目前占优势的氢化非晶硅(a-Si:H)技术相比(电子迁移率～1cm2/V.s)，金属氧化物电子设备大有前途，其具有已得到证明的大面积相容性和引人注目的器件性能(电子迁移率>10cm2/V.s)。这些有前途的性能已促使努力制作与低成本、高吞吐量的卷对卷制造工艺(roll-to-roll manufacturingprocess)相容的在柔性塑料衬底上的金属氧化物电子设备。尤其是，基于无定形氧化物半导体的薄膜晶体管(TFT)技术正被积极地研究，连同它们作为有源矩阵液晶显示器(AMLCD)中的开关器件或外围驱动器以及作为用于有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)的像素驱动器的用途。
在各种无定形氧化物候选物之中，铟镓锌氧化物(IGZO)由于其高的场效应迁移率、光透明性以及在低温下的可加工性而最有希望成为用于柔性显示底板的TFT中的下一代有源通道材料。尽管其存在希望，但是由于其对环境的灵敏度，IGZO TFT经受不可靠的器件操作。特别地，存在于环境空气中的小分子物质在暴露的背后通道层上的吸附/解吸以及光敏性(子间隙光响应(subgapphotoresponse))可改变IGZO薄膜中的载流子浓度。这导致TFT阈值电压(VTH)的转变，其随着时间的推移而导致非均匀性问题。已证明，用各种无机材料和有机材料涂覆IGZO通道层以改善器件稳定性；然而，存在与最先进的涂层材料相关的已知问题。例如，通过等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)沉积的无机涂层材料诸如SiO2和SiNx可由于对TFT的背后通道区域的等离子体诱导的辐射损伤而导致IGZO TFT的电特性退化。同时，许多有机涂层材料没有很好地粘附到金属源和漏极接点(drain contact)或者没有很好地粘附到IGZO薄膜本身(由于缺少化学结合)，这对于多层叠形成是成问题的，并且可产生长期稳定性问题。最先进的有机涂层材料也不会阻止周围环境(H2O、O2、O3、CO2、CO、NO、NO2)中含有的小分子的化学吸附或物理吸附，和/或不会阻止光诱导的载流子的形成。
相应地，在本领域中存在对可改善金属氧化物TFT的器件稳定性的新的涂层材料的需要。
发明概述
根据上文，本发明提供了包括共混物的涂层材料，该共混物包括可交联组分和稳定剂。在一些实施方式中，所述共混物材料可以由包括可交联组分和稳定剂这两者的涂层组合物形成。在一些实施方式中，所述共混物材料可通过在第一涂层组合物中沉积稳定剂以及在第二涂层组合物中沉积可交联组分来制备(反之亦然)。在一些实施方式中，所述共混物材料可通过在第一涂层组合物中沉积稳定剂以及沉积包括可交联组分和稳定剂这两者的第二涂层组合物来制备。所述稳定剂通常可被描述为可通过消除小分子(例如：水、卤化氢)来化学地或物理地吸附在金属氧化物表面上以形成稳定的自组装单分子膜(SAM)。此外，稳定剂SAM可引起靠近金属氧化物薄膜半导体的表面存在的物理吸附的低分子量的分子(如：H2O、O2、O3、CO2、CO、NO、NO2)的解吸，这些物理吸附的低分子量的分子将以其他方式消极地影响金属氧化物薄膜晶体管的性能(如：导致不稳定性)。所述稳定剂典型地以非常小的量存在于涂层材料中，例如：涂层材料中的可交联组分按重量计在约0.01％至约30％之间的范围内。在优选的实施方式中，所述稳定剂可按可交联组分按重量计小于约20％存在，以可交联组分按重量计小于约10％存在，或者以可交联组分按重量计小于约5％存在。在一些实施方式中，在本涂层材料中的可交联组分可以选自本领域技术人员已知的可用作介电材料、光阻材料、包装材料、屏障材料或钝化材料的各种可交联聚合物。在一些实施方式中，所述可交联组分可以是小分子交联剂。在一些实施方式中，所述可交联组分可以包括可交联聚合物和小分子交联剂这两者。而且，所述可交联聚合物可以被提供为可聚合的化合物，其在热处理和/或照射处理或者与引发剂进行化学反应时可被聚合成可交联聚合物。因此，所述可交联组分通常包括一个或多个具有至少一个可交联基团的化合物，所述至少一个可交联基团诸如但不限于，乙烯基部分、二烯基部分、乙炔基部分、肉桂酸盐部分、香豆素基部分、丙烯酸盐部分或环氧基部分。本发明还涉及包括如本文所描述的涂层材料的金属氧化物薄膜晶体管以及制作这样的金属氧化物薄膜晶体管的方法。该涂层材料可被用作金属氧化物薄膜晶体管中的钝化材料，介电材料和/或界面(如：表面改性剂)材料，诸如在图1阐释的实施方式中。稳定剂的存在可提供益处，诸如改善的器件稳定性、表面脱水，和/或对邻近的氧化物或金属层的更好的粘附。
上述方面以及本发明的其他特征和优势将从下文附图、描述和权利要求中得到更全面的理解。
附图简述
应理解，下文描述的附图仅仅是为了说明的目的。附图不必按比例，通常重点在于说明本发明的原理。附图不旨在以任何方式限制本发明的范围。
图1显示包括钝化层、介电层和表面改性剂层的底栅顶接触式(bottom-gatetop-contact)金属氧化物薄膜晶体管(TFT)，它们中的一个或多个可包括根据本发明的涂层材料。
图2说明根据本发明的稳定剂的实施方式的结构。
图3说明由于氧气在金属氧化物半导体表面上的吸附可引起阈值电压的正位移的可能的偏置应力机制。
图4说明由于水在金属氧化物半导体表面上的吸附可引起阈值电压的负位移的可能的偏置应力机制。
图5说明在光照明下可导致增强的负偏置应力的可能机制。
图6说明本发明的稳定剂的某些实施方式可以如何通过捕获得靠近背后通道表面的光激发的空穴来减少图5中显示的负偏置应力的类型。
图7说明如何制作根据本发明的具有涂层材料的金属氧化物晶体管的实施方式。
图8说明如何制作根据本发明的具有涂层材料的金属氧化物晶体管的可选实施方式。
图9显示具有图1中显示的结构和仅由光交联聚合物组成的钝化层(即：没有本发明的稳定剂)的对比的IGZO TFT器件的传输特性。图9A显示负栅偏置温度应力测试的结果。图9B显示正栅偏置温度应力测试的结果。T＝80℃，VGS＝-30V，并且VDS＝0V。
图10显示根据本发明的具有图1所示的结构和由光交联聚合物和光交联稳定剂(光交联聚合物按重量计6％)组成的钝化层的IGZO TFT的传输特性。图10A显示负栅偏置温度应力测试的结果。图10B显示正栅偏置温度应力测试的结果。T＝80℃，VGS＝-30V，并且VDS＝0V。
图11显示根据本发明的具有图1所示的结构和由光交联聚合物和光交联稳定剂(光交联聚合物按重量计10％)组成的钝化层的IGZO TFT的传输特性。图11A显示负栅偏置温度应力测试的结果。图11B显示正栅偏置温度应力测试的结果。T＝80℃，VGS＝-30V，并且VDS＝0V。
图12显示具有图1所示的结构和仅由光交联聚合物组成的钝化层、并具有由光交联膦酸组成的顶部自组装单分子膜的可比较的IGZO TFT的传输特性。图12A显示负栅偏置温度应力测试的结果。图12B显示正栅偏置温度应力测试的结果。T＝80℃，VGS＝-30V，并且VDS＝0V。
图13显示具有图1所示的结构和仅由光交联聚合物组成的钝化层、并具有由脂族膦酸组成的顶部自组装单分子膜的对比的IGZO TFT的传输特性。图13A显示负栅偏置温度应力测试的结果。图13B显示正栅偏置温度应力测试的结果。T＝80℃，VGS＝-30V，并且VDS＝0V。
图14比较具有根据本发明的钝化层的两个IGZO晶体管器件(器件3和器件4)相对于控制器件(器件D)的传输特性。
图15显示根据标准附着力测试ASTM D3359的分类表。
发明详述
本发明提供了为各种益处，可被掺入金属氧化物薄膜晶体管中的涂层材料(如：钝化材料)。所述涂层材料通常包括共混物，所述共混物包括可交联组分和稳定剂。在一些实施方式中，所述涂层材料可以由包括可交联组分和稳定剂这两者的涂覆配方(如：钝化组合物)制备。在一些实施方式中，所述涂层材料可通过在第一涂层组合物中沉积稳定剂并在第二涂层组合物中沉积可交联组分来制备(反之亦然)。在一些实施方式中，所述共混物材料可通过在第一涂层组合物中沉积稳定剂以及沉积包括可交联组分和稳定剂这两者的第二涂层组合物来制备。典型地，沉积步骤之后是固化(如：通过加热和/或辐射)以实现可交联组分和稳定剂之间的交联。在多种实施方式中，所述可交联组分和/或所述稳定剂可被共同或单独地分散或溶解在溶剂或溶剂混合物中。更具体地，所述稳定剂是能够邻近于金属氧化物表面自组装化合物(当被沉积在所述金属氧化物层之上时在所述聚合物共混物材料中形成下部的单分子膜，或者当被沉积在所述金属氧化物之下时在所述聚合物共混物材料中形成上部的单分子膜)，其中这样的自组装单分子膜的形成可引起靠近金属氧化物薄膜半导体的表面存在的小分子(如：水卤化氢)的解吸，这将另外地阻碍所述金属氧化物薄膜晶体管的性能(如：稳定性)。非限制性地，适合于本发明的涂层组合物的稳定剂的实例可包括已被用于形成自组装单分子膜的各种化合物。通常，本发明的稳定剂可以是包括第一末端基团(或头部基团)、第二末端基团(或尾部基团)以及于其间的间隔基团的两亲性化合物，其中第一末端基团(头部基团)包括一个或多个在缩合反应中反应的化学基团。第二末端基团和间隔基团可针对其与涂层材料中使用的特定的可交联组分的相容性来选择，并且可以选自多种脂族部分、芳族部分，及它们的组合，其中脂族部分和/或芳族部分可包括一个或多个杂原子和/或一个或多个卤素原子。所述稳定剂典型地作为较小的组分存在于涂层材料中，例如，在所述涂层材料中的可交联组分在按重量计约0.01％至约30％之间的范围中。不希望受任何特定理论的束缚，认为稳定剂的头部基团可以通过以下方式促进干扰物质从金属氧化物薄膜的表面解吸：通过修饰金属氧化物薄膜的表面(如：经由化学吸附)由此改变金属氧化物薄膜表面的表面性质使得较不易于从周围环境吸附或吸收氧气或水物质，和/或通过与干扰物质自身反应(如：经由水解)，由此改变其化学性质使得它们不再吸附在金属氧化物薄膜的表面上。此外，因为这些两亲性分子可根据间隔基团/或尾部基团的性质而具有调谐的电子结构，所以它们可作为光诱导的载流子清除剂。掺入本发明的涂层材料的金属氧化物薄膜晶体管以及包括这样的金属氧化物薄膜晶体管的显示器件也在本发明的范围内。
在整篇申请中，当组合物被描述为具有、包括或包括具体的组分时，或者当方法被描述为具有、包括或包括(comprising)具体的方法步骤时，考虑的是本发明的组合物也基本上由或者由所列举的组分组成，并且本发明的方法也基本上由或者由所列举的方法步骤组成。
在本申请中，当要素或组分被表示为包括在和/或选自所列举的要素或组分的列表中时，应理解，所述要素或组分可以是所列举的要素或组分中的任何一个，或者可选自由所列举的要素或组分中的两个或更多个组成的组。而且，应理解，无论在本文中是明确的还是隐含的，本文描述的组合物、装置或方法的要素和/或特征可按多种方式组合而不偏离本发明的主旨和范围。
除非另外明确说明，否则术语“包括”、“具有”的使用通常应被理解为开放式的并且非限制性的。
除非另外明确说明，否则本文中单数的使用包括复数(反之亦然)。另外，其中术语“约”在数值之前使用，除非另外明确说明，否则本发明还包括特定的数值本身。如本文所使用的，除非另外明确表明或暗示，否则术语“约”是指离标称值±10％的变化。
应理解，只要本发明保持可行，那么步骤的顺序或者执行某些动作的顺序是不重要的。而且，两个或更多个步骤或动作可以同时进行。
将理解，当两个部件被描述为彼此连接时，所述两个部件可以是直接接触(如：彼此直接连接)，或者所述两个部件可以经由一个或多个中间的部件或层彼此连接。
如本文所使用的，“可交联的”基团是指能够进行不可逆反应的官能团。交联反应可通过热方法、化学方法或辐射方法来实现。例如，具有可交联基团的化合物可通过加热(在具有可热交联基团的化合物的情况下)或者通过UV(在具有可光交联基团的化合物的情况下)、微波、X-射线或电子辐射来交联。在一些实施方式中，化合物(如：聚合物)可以是能够自身交联的，也就是说，不需要辅助的试剂。在一些实施方式中，当与另外的试剂(如：光产酸剂(photoacidgenerator)或自由基引发剂)反应时，化合物可形成交联。在一些实施方式中，化合物可以经由多于一个机制来交联。“可交联组分”可包括一个或多个各自具有至少一个可交联基团的化合物。
如本文所使用的，“光交联剂聚合物”是具有至少一个可交联基团的聚合物，其可以通过整片暴露(flood explosure)于光(经由光交联)或者通过在选定的波长下(经常在光谱的H(404.7nm)、G(435.8nm)或I(365.4nm)线中，或者其它类型的辐射)暴露于照射而固化。
如本文所使用的，“卤代”或“卤素”是指氟、氯、溴和碘。
如本文所使用的，“烷基”是指直链的或支链的饱和烃基。烷基基团的实例包括甲基(Me)、乙基(Et)、丙基(如：正丙基和异丙基)、丁基(如：正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基)、戊基基团(如：正戊基、异戊基、新戊基)、己基基团，及类似物。在多个实施方式中，烷基基团可具有1至40个碳原子(即：C1-40烷基基团)，例如，1-20个碳原子(即：C1-20烷基基团)。在一些实施方式中，烷基基团可具有1至6个碳原子，并且可被称为“低级烷基基团”。低级烷基基团的实例包括甲基、乙基、丙基(如：正丙基和异丙基)，以及丁基基团(如：正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基)。在一些实施方式中，烷基基团可以如本文所描述的被取代。烷基基团通常不用另外的烷基基团、烯基基团或炔基基团取代。
如本文所使用的，“卤代烷基”是指具有一个或多个卤素取代基的烷基基团。在多个实施方式中，卤代烷基基团可具有1至40个碳原子(即：C1-40卤代烷基基团)，例如，1至20个碳原子(即：C1-20卤代烷基基团)。卤代烷基基团的实例包括CF3、C2F5、CHF2、CH2F、CCl3、CHCl2、CH2Cl、C2Cl5，及类似物。全卤代烷基基团，即，其中全部氢原子被卤素原子取代的烷基基团(如：CF3和C2F5)被包括在“卤代烷基”的定义之内。例如，C1-40卤代烷基基团可具有式–CsH2s+1-tX0 t，其中在每种情况下，X0是F、Cl、Br或I，s是在1至40的范围内的整数，并且t是在1至81的范围内的整数，条件是t小于或等于2s+1。不是全卤代烷基基团的卤代烷基基团可以如本文所描述的被取代。
如本文所述的，“烷氧基”是指–O–烷基基团。烷氧基基团的实例包括但不限于：甲氧基、乙氧基、丙氧基(如：正丙氧基和异丙氧基)、叔丁氧基、戊氧基、己氧基基团，及类似物。–O–烷基基团中的烷基基团可以如本文所描述的被取代。
如本文所述的，“烷硫基”是指–S–烷基基团。烷硫基基团的实例包括但不限于：甲硫基、乙硫基、丙硫基(如：正丙硫基和异丙硫基)、叔丁硫基、戊硫基、己硫基基团，及类似物。–S–烷基基团中的烷基基团可以如本文所描述的被取代。
如本文所描述的，“烯基”是指具有一个或多个碳碳双键的直链或支链烃基基团。烯基基团的实例包括乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、丁二烯基、戊二烯基、己二烯基基团，及类似物。一个或多个碳碳双键可以是内部的(诸如在2-丁烯中)或末端的(诸如在1-丁烯中)。在多个实施方式中，烯基基团可具有2至40个碳原子(即：C2-40烯基基团)，例如，2至20个碳原子(即：C2-20烯基基团)。在一些实施方式中，烯基基团可以如本文所描述的被取代。烯基基团通常不用另外的烯基基团、烷基基团或炔基基团取代。
如本文所描述的，“炔基”是指具有一个或多个碳碳三键的直链或支链烃基基团。炔基基团的实例包括乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基，及类似物。一个或多个碳碳三键可以是内部的(诸如在2-丁炔中)或末端的(诸如在1-丁炔中)。在多个实施方式中，炔基基团可具有2至40个碳原子(即：C2-40炔基基团)，例如，2至20个碳原子(即：C2-20炔基基团)。在一些实施方式中，炔基基团可以如本文所描述的被取代。烯基基团通常不用另外的炔基基团、烷基基团或烯基基团取代。
如本文所使用的，“环状部分”可包括一个或多个(如1-6)碳环或杂环。所述环状部分可以是环烷基基团、杂环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团(即：可仅包括饱和键，或者，不论芳香性，可包括一个或多个不饱和键)，各自包括例如3-24个环原子且任选地可以如本文所描述的被取代。在实施方式中，其中所述环状部分是“单环部分”，该“单环部分”可包括3-14元芳族或非芳族的碳环或杂环。单环部分可包括例如苯基基团或5元或6元杂芳基基团，其各自任选地可以如本文所描述的被取代。在实施方式中，其中所述环状部分是“多环部分”，该“多环部分”可包括两个或更多个彼此稠合的环(即：共享共同的键)和/或两个或更多个经由螺原子彼此连接的环，或者一个或多个桥原子。多环部分可包括8-24元芳族或非芳族的碳环或杂环，诸如C8-24芳基基团或8-24元杂芳基基团，其各自任选地可以如本文所描述的被取代。
如本文所使用的，“稠环”或“稠环部分”是指具有至少两个环的多环系统，其中诸环中的至少一个是芳族的并且这样的芳族环(碳环或杂环)具有与至少一个其他环共同的键，所述至少一个其他环可以是芳族的或非芳族的，以及碳环的或杂环的。这些多环系统可被高度π-共轭化或者可以如本文所描述的任选地被取代。
如本文所使用的，“环烷基”是指包括环化的烷基、烯基和炔基基团的非芳族碳环基团。在多个实施方式中，环烷基基团可具有3至24个碳原子，例如，3至20个碳原子(即：C3-14环烷基基团)。环烷基基团可以是单环的(如：环己基)或多环的(如：含有稠环、桥环和/或螺环系统)，其中碳原子位于环系的内部或外部。环烷基基团的任何合适的环位置可以被共价地连接至所定义的化学结构。环烷基基团的实例包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环戊烯基、环己烯基、环己二烯基、环庚三烯基、降冰片基、降蒎基、降蒈基、金刚烷基和螺[4.5]癸基基团，以及它们的类似物、异构体等。在一些实施方式中，环烷基基团可以如本文所描述的被取代。
如本文所使用的，“杂原子”是指除碳或氢外的任何元素的原子，并且包括例如氮、氧、硅、硫、磷和硒。
如本文所使用的，“环杂烷基”是指非芳族环烷基基团，所述非芳族环烷基基团含有至少一个选自O、S、Se、N、P和Si的杂原子(如：O、S和N)，并且任选地含有一个或多个双键或三键。环杂烷基基团可具有3至24个碳原子，例如，3至20个环原子(即：3-14元环杂烷基基团)。环杂烷基环中的一个或多个N、P、S或Se原子(如：N或S)可以被氧化(如：吗啉N-氧化物、硫代吗啉S-氧化物、硫代吗啉S,S-二氧化物)。在一些实施方式中，环杂烷基基团中的氮原子或磷原子可载有取代基，例如，如本文描述的氢原子、烷基基团或其他取代基。环杂烷基基团也可含有一个或多个氧代基团，诸如氧代哌啶基、氧代噁唑啉基、二氧代-(1H,3H)-嘧啶基、氧代-2(1H)-吡啶基，及类似物。此外，环杂烷基基团的实例包括吗啉基、硫代吗啉基、吡喃基、咪唑烷基、咪唑啉基、噁唑烷基、吡唑烷基、吡唑啉基、吡咯烷基、吡咯啉基、四氢呋喃基、四氢噻吩基、哌啶基、哌嗪基，及类似物。在一些实施方式中，环杂烷基基团可以如本文所描述的被取代。
如本文所使用的，“芳基”是指芳族单环烃环系统或者多环系统，其中两个或更多个芳族烃环被稠合(即：具有共用的键)在一起，或者至少一个芳族单环烃环被稠合到一个或多个环烷基环和/或环杂烷基环。芳基基团可在其环系中具有6至24个碳原子(如：C6-20芳基基团)，其可包括多个稠环。在一些实施方式中，多环芳基基团可具有8至24个碳原子。所述芳基基团的任何合适的环位置可以被共价地连接至所定义的化学结构。仅具有芳族碳环的芳基基团的实例包括苯基、1-萘基(二环的)、2-萘基(二环的)、蒽基(三环的)、菲基(三环的)、并五苯基(五环的)，及类似基团。此外，其中至少一个芳族碳环被稠合到一个或多个环烷基环和/或环杂烷基环的多环系统的实例包括，环戊烷的苯并衍生物(即：茚满基基团，其为5,6-二环环烷基/芳族环系)、环己烷的苯并衍生物(即：四氢萘基基团，其为6,6-二环环烷基/芳族环系)、咪唑啉的苯并衍生物(即：苯并咪唑啉基基团，其为5,6-二环环杂烷基/芳族环系)，以及吡喃的苯并衍生物(即：苯并吡喃基(chromenyl)基团，其为6,6-二环环杂烷基/芳族环系)。芳基基团的其他实例包括苯并二氧六环基、苯并间二氧杂环戊烯基、苯并二氢吡喃基、二氢吲哚基基团，及类似物。在一些实施方式中，芳基基团可以如本文所描述的被取代。在一些实施方式中，芳基基团可具有一个或多个卤素取代基，并且可被称为“卤代芳基”基团。全卤代烷基基团，即，其中全部氢原子被卤素原子取代的芳基基团(如：-C6F5)被包括在“卤代芳基”的定义之内。在某些实施方式中，芳基基团被另一芳基基团取代，并且可被称为联芳基基团。联芳基基团中的芳基基团的每一个可以如本文所描述的被取代。
如本文所使用的，“芳基烷基”是指-烷基-芳基基团，其中所述芳基烷基基团经由烷基基团被共价地连接至所定义的化学结构。芳基烷基基团在–Y–C6-14芳基基团的定义之内，其中Y如本文中所定义。芳基烷基基团的实例是苄基基团(–CH2–C6H5)。芳基烷基基团可被任选地取代，即:所述芳基基团和/或烷基基团可以如本文所公开的被取代。
如本文所使用的，“杂芳基”是指芳族单环系统，其含有至少一个选自氧(O)、氮(N)、硫(S)、硅(Si)和硒(Se)的环杂原子，或者“杂芳基”是指多环系统，其中存在于环系中的诸环中的至少一个环是芳族的并且含有至少一个环杂原子。多环杂芳基基团包括那些具有两个或更多个稠合在一起的杂芳基环的多环杂芳基基团，以及那些具有至少一个稠合到一个或多个芳族碳环、非芳族碳环和/或非芳族环杂烷基环的单环杂芳基环的多环杂芳基基团。总体上，杂芳基基团可具有例如5至24个环原子并且含有1-5个杂环原子(即：5-20元杂芳基基团)。所述杂芳基基团可在导致稳定结构的任何杂原子或碳原子处被连接至所定义的化学结构。通常，杂芳基环不含有O-O键、S-S键或S-O键。然而，杂芳基基团中的一个或多个N原子或S原子可被氧化(如：吡啶N-氧化物、噻吩S-氧化物、噻吩S,S-二氧化物)。杂芳基基团的实例包括例如下文所示的5元或6元单环环系以及5-6二环环系：
其中T是O、S、NH、N-烷基、N-芳基、N-(芳基烷基)(如：N-苄基)、SiH2、SiH(烷基)、Si(烷基)2、SiH(芳基烷基)、Si(芳基烷基)2或Si(烷基)(芳基烷基)。这样的杂芳基环的实例包括吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、三唑基、四唑基、吡唑基、咪唑基、异噻唑基、噻唑基、噻二唑基、异噁唑基、噁唑基、噁二唑基、吲哚基、异吲哚基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、喹啉基、2-甲基喹啉基、异喹啉基、喹喔啉基、喹唑啉基、苯并三唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并异噻唑基、苯并异噁唑基、苯并噁二唑基、苯并噁唑基、噌啉基、1H-吲唑基、2H-吲唑基、吲哚嗪基、异苯并呋喃基、萘啶基、酞嗪基、蝶啶基、嘌呤基、噁唑并吡啶基(oxazolopyridinyl)、噻唑并吡啶基、咪唑并吡啶基、呋喃并吡啶基、噻吩并吡啶基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡啶并哒嗪基、噻吩并噻唑基、噻吩并噁唑基、噻吩并咪唑基基团，及类似物。杂芳基基团的另外的实例包括4,5,6,7-四氢吲哚基、四氢喹啉基、苯并噻吩并吡啶基、苯并呋喃并吡啶基基团，及类似物。在一些实施方式中，杂芳基基团可以如本文所描述的被取代。
本发明的化合物可包括在本文中被定义为连接基团的、能够与两个其他部分形成共价键的“二价基团”。例如，本发明的化合物可包括二价C1-20烷基基团(如：亚甲基基团)、二价C2-20烯基基团(如：乙烯基基团)、二价C2-20炔基基团(如：乙炔基基团)、二价C6-14芳基基团(如：苯基基团)，二价3-14元杂环芳基基团(如：吡咯烷基)，和/或二价5-14元杂芳基基团(如：噻吩基基团)。通常，化学基团(如：-Ar-)在该基团之前和之后包含两个键，则该化学基团被理解为是二价的。
在本说明书中的不同位置，取代基被成组或按系列公开。特别有意向的是，描述包括这样的组和系列中的成员的每一个单独的子组合。例如，术语“C1-6烷基”特别地旨在单独地公开C1、C2、C3、C4、C5、C6、C1-C6、C1-C5、C1-C4、C1-C3、C1-C2、C2-C6、C2-C5、C2-C4、C2-C3、C3-C6、C3-C5、C3-C4、C4-C6、C4-C5和C5-C6烷基。通过其他实例，0至40的范围内的整数特别地旨在单独地公开0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39和40，并且在1至20的范围内的整数特别地旨在单独地公开1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19和20。另外的实例包括：短语“被1-5个取代基任选地取代”特别地旨在单独地公开可包括0、1、2、3、4、5、0-5、0-4、0-3、0-2、0-1、1-5、1-4、1-3、1-2、2-5、2-4、2-3、3-5、3-4和4-5个取代基的化学基团。
在整篇说明书中，结构可按或者可不按化学名称提出。如果关于命名产生任何问题，则以结构为准。
可交联组分通常包括一个或多个具有至少一个可交联基团的化合物(小分子化合物、聚合物或其混合物)，所述至少一个可交联基团诸如但不限于，乙烯基部分、二烯基部分、乙炔基部分、肉桂酸盐部分、香豆素基部分、丙烯酸盐部分或环氧基部分。本发明的涂层材料中的可交联组分典型地是可热交联和/或光化学交联到稠密的、物理坚固的(robust)薄膜中的聚合物。合适的聚合物的实例包括共同待审的、共同指定的美国专利申请第13/796,017号和第13/742,867号，国际公布第WO 2010/136385号、美国专利申请公布第2011/0215334号和第2011/0175089号，以及美国专利第7,981,989号中描述的那些聚合物，其每篇的公开内容在此全部引作参考。在一些实施方式中，所述聚合物可以是可商购的光阻聚合物，所述光阻聚合物的实例包括环氧基系的聚合物诸如聚(对苯二甲基(p-xylylene))聚合物诸如以及含氟聚合物诸如在一些实施方式中，适合用于本发明的涂层材料中的可交联聚合物可以用极性基团官能化并且通常包括仅仅少量的羟基基团。本领域技术人员已知的适合作为介电材料、光阻材料或钝化材料的多种丙烯酸聚合物、酰亚胺聚合物和硅氧烷聚合物也可任选地与小分子交联剂一起使用。
可被用于本发明的涂层组合物中的聚合物的另外的实例包括而不限于：氟化对二甲苯、氟代聚芳基醚、氟化聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚(α-甲基苯乙烯)、聚(α-乙烯基萘)、聚(乙烯基甲苯)、聚乙烯、反式聚丁二烯、聚丙烯、聚异戊二烯、聚(4-甲基-1-戊烯)、聚(四氟乙烯)、聚(氯三氟乙烯)、聚(2-甲基-1,3-丁二烯)、聚(α-α-α'-α'-四氟对二甲苯)、聚[1,1-(2-甲基丙烷)双(4-苯基)碳酸酯]、聚(甲基丙烯酸环己酯)、聚(4-氯苯乙烯)、聚(2,6-二氯苯乙烯)、聚(4-溴苯乙烯)、聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)、聚异丁烯、聚(乙烯基环己烷)、聚(亚芳基醚)、聚亚苯基聚合物(polyphenylene)、聚(乙烯/四氟乙烯)、聚(乙烯/氯三氟乙烯)、氟化乙烯/丙烯共聚物、聚苯乙烯-共-α-甲基苯乙烯、乙烯/乙酸乙酯共聚物、聚(苯乙烯/丁二烯)、聚(苯乙烯/2,4-二甲基苯乙烯)、聚丙烯-共-1-丁烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸2-羟乙酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸己酯)、聚(甲基丙烯酸苄酯)、聚(异丁烯/甲基丙烯酸甲酯)、聚(氯乙烯)，多糖诸如2-羟乙基纤维素、乙酸纤维素(cellulose actate)、乙酸丁酸纤维素、乙基纤维素；氰化(乙氧基化)多糖诸如氰基支链淀粉(如：)，苯并环丁烯基系的聚合物，聚(2-乙烯基吡啶)、聚(4-乙烯基吡啶)、聚(4-乙烯基吡啶-共-甲基丙烯酸丁酯)、聚(4-乙烯基吡啶-共-苯乙烯)、聚(1-乙烯基吡咯烷酮-共-苯乙烯)、聚(1-乙烯基吡咯烷酮-共-乙酸乙烯酯)、聚(偏二氟乙烯)(poly(vinylidine fluoride))、聚丙烯腈、聚(丙烯腈-共-丁二烯-共-苯乙烯)、聚(丙烯腈-共-丙烯酸甲酯)、聚丙烯酰胺、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚(2-乙基-2-噁唑啉)、聚乙烯基吡咯烷酮、聚(五氟苯乙烯)、聚(二甲基硅氧烷)、聚(四氢呋喃)、聚(甲基乙烯基醚)、聚(甲基乙烯基醚-alt-马来酸酐)、聚(乙基乙烯基醚)、聚(乙烯-alt-马来酸酐)、聚(烯丙胺)、聚(乙烯亚胺)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(肉桂酸乙烯酯)、聚(硬脂酸乙烯酯)、聚(丙酸乙烯酯)、聚(甲酸乙烯酯)、聚(苯乙烯-共-丙烯腈)、聚(马来酸酐-alt-1-十八烷)、聚(甲基丙烯酸四氢呋喃基酯)、聚(双酚A碳酸酯)、聚(碳酸丙烯酯)、聚(1,4-丁二烯对苯二酸酯)、聚(间苯二酸二烯丙酯)、聚(六氟环氧丙烷)、聚(氟环氧丙烷-共-全氟甲醛)，及它们的组合。这些聚合物的前体也可被使用。例如，可交联组分可以作为可聚合化合物被最初提供于涂层组合物中，该可聚合化合物在热处理和/或照射处理或者与引发剂进行化学反应时可被聚合成可交联聚合物。
在优选的实施方式中，可交联聚合物应该在各种普通的溶剂中具有符合要求的溶解度，由此给予适合于液相工艺的配方。根据所使用的沉积技术，所述组合物中的聚合物的浓度可以大大改变(如：从约1mg/ml至约1000mg/ml)。可被用于本发明的组合物的有机溶剂的实例包括脂族烃类诸如己烷、环戊烷、环己烷、环辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷；醇溶剂，诸如甲醇、乙醇、异丙醇、1-丁醇、2-乙氧基甲醇、3-甲氧基丙醇、环戊醇、环己醇和庚醇；酮溶剂，诸如丙酮、乙酰丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、2-戊酮、3-戊酮、2-庚酮、3-庚酮、环戊酮和环己酮；酯溶剂，诸如乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸戊酯、乙酸环己酯、乙酸庚酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸异丁酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯和γ-丁内酯；醚溶剂，诸如二异丙醚、二丁醚、乙基丙基醚、苯甲醚、苯乙醚和藜芦醚；以及酰胺溶剂，诸如N-甲基吡咯烷酮和二甲基乙酰胺。这些溶剂可被单独地或组合地使用，或者作为与水的混合物使用。
本发明涂层材料中的稳定剂可具有图1中所示的一般结构(I)(HG–SG–TG)。参照图1，本发明的稳定剂可具有第一末端基团(头部基团，HG)、间隔基团(SG)和第二末端基团(尾部基团，TG)。所述头部基团(HG)通常是一种官能团，其与存在于金属氧化物半导体中的表面基团或者与金属氧化物晶体管中使用的金属触点反应。例如，HG可选自a)–Si(R1)3、b)–P(O)(OR2)2、c)–COOH、d)–NCO和e)–CNO；其中R1和R2在每种情况下独立地可以选自a)H、b)卤素、c)C1-20烷氧基基团和d)C1-20烷基基团。所述间隔基团(SG)可包括一个或多个脂族部分和/或芳族部分，其中一个或多个碳原子可被杂原子代替，且其中一个或多个氢原子可被卤素原子代替。在一些实施方式中，SG可以不存在(即：SG是共价键)。相应地，在某些实施方式中，SG可以选自a)共价键、b)二价的C1-20烷基基团、c)二价的C2-20烯基基团、d)二价的C2-20炔基基团、e)二价的C1-20烷氧基基团、f)二价的C1-20烷硫基基团、g)二价的C1-20卤代烷基基团、h)二价的C3-14环烷基基团、i)二价的C6-14芳基基团、j)二价的3-14元环杂烷基基团、k)二价的5-14元杂芳基基团，以及l)a)-k)中的任意两个或更多个的组合，其中C1-20烷基基团、C2-20烯基基团、C2-20炔基基团、C1-20烷氧基基团、C1-20烷硫基基团、C3-14环烷基基团、C6-14芳基基团、3-14元环杂烷基基团和5-14元杂芳基基团中的每一个任选地可以被选自卤素、-CN和C1-20卤代烷基基团中的1-5个基团取代。所述尾部基团(TG)可以是非活性基团(如：H或C1-20烷基基团)或者可包括针对聚合物中存在的特定的官能团反应的官能团(例如，以允许与聚合物交联)。相应地，在某些实施方式中，TG可以选自a)H、b)卤素、c)–CN、d)–NO2，e)–OR3、f)–SH、g)–N(R4)2、h)–CHO、i)–C(O)R3、j)–C(O)OR3、k)–C(O)N(R4)2、l)C1-20烷基基团、m)C1-20卤代烷基基团、n)C2-20烯基基团、o)C2-20炔基基团、p)C6-14芳基基团和q)5-14元杂芳基基团，其中R3独立地可以选自a)H、b)C1-20烷基基团和c)C1-20卤代烷基基团；并且R4在每种情况下独立地可以选自a)H、b)C1-20烷基基团、c)–C1-20烷基-NH2；并且C6-14芳基基团和5-14元杂芳基基团各自任选地可被1-5个选自a)卤素、b)C1-20烷基基团、c)C1-20卤代烷基基团和d)C1-20烷氧基基团的基团取代。在各种实施方式中，本发明的稳定剂是具有不同的头部基团和尾部基团的不对称的化合物。在一些实施方式中，本发明的稳定剂可以是两亲性化合物。
本发明的稳定剂可适合于与所述涂层材料中使用的可交联聚合物相容。特别地，所述稳定剂的间隔基团和/或尾部基团可以选择为结构上类似于聚合物中存在的特定的化学基团。例如，如果含氟聚合物被使用，则稳定剂的间隔基团和/或尾部基团可包括氟烷基基团。类似地，如果所述涂层材料中使用的聚合物在其主链和/或其侧链中包括芳族基团，则所述稳定剂的间隔基团和/或尾部基团可包括芳族基团。在某些实施方式中，所述稳定剂可包括可交联的间隔基团和/或尾部基团。例如，如果聚合物是光交联的(如：肉桂酸酯系的聚合物)，则间隔基团和/或尾部基团可包括交联化学中使用的相同的基团(如：肉桂酸酯)。如果聚合物是热交联的(如：含有二烯的聚合物)，则间隔基团和/或尾部基团可包括二烯部分。在特定的实施方式中，所述稳定剂可包括可交联的间隔基团和/或尾部基团并且可以由如下通式结构表示：
其中：
HG选自由a)–Si(R1)3、b)–P(O)(OR2)2、c)–COOH、d)–NCO和e)–CNO组成的组；其中R1和R2在每种情况下独立地选自由a)H、b)卤素、c)C1-20烷氧基基团以及d)C1-20烷基基团组成的组。
SG是二价的C1-20烷基基团；
Z选自由H、C1-10烷基基团、C1-10卤代烷基基团、取代的或未取代的C6-14芳基基团以及取代的或未取代的5-14元杂芳基基团组成的组；
Ra和Rb独立地选自由H、F、Cl、CN、CH3和CF3组成的组；
Rc和Rd独立地选自由H、C1-10烷基基团、C1-10卤代烷基基团、取代的或未取代的C6-14芳基基团以及取代的或未取代的5-14元杂芳基基团组成的组；
q是0或1；以及
t是0、1或2。
在一些实施方式中，所述稳定剂的头部基团可以是官能化的甲硅烷基基团或膦酸基团。相应地，在某些实施方式中，本发明的稳定剂可以是三氯硅烷、三甲氧基硅烷或三乙氧基硅烷。具体的实例包括正十八烷基三氯硅烷(OTS)、11-溴十一烷基三氯硅烷(BTS)、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(PFDTS)、N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-乙二胺(EDATMS)、(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷(APTMS)、(3-氨基丙基)-三乙氧基硅烷(APTES)、N-(6-氨基己基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(AHAPS)、(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷(MPTMS)以及聚(乙二醇)(PEG)硅烷类：
在其他实施方式中，所述稳定剂可以是膦酸。例如，膦酸可以选自：己基膦酸(HPA)、辛基膦酸(OPA)、十八烷基膦酸(ODPA)、苄基膦酸(BnPA)、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛基膦酸(F13OPA)、4-(三氟甲基)苯基膦酸(pCF3PhPA)、3,4,5-三氟苯基膦酸(mpF3PhPA)、(全氟-1,4-亚苯基)双(亚甲基)二膦酸(F4BndiPA)、2,6-二氟苄基膦酸(oF2BnPA)、4-氟苄基膦酸(pFBnPA)、五氟苄基膦酸(F5BnPA)、3,5-二氟苄基膦酸(mF2BnPA)、3,4,5-三氟苄基膦酸(mpF3BnPA)以及4-(三氟甲基)苄基膦酸(pCF3BnPA)：
在某些实施方式中，所述涂层材料可包括光交联聚合物和光交联稳定剂。在特定的实施方式中，所述光交联聚合物可以是光交联乙酸或羰基乙酸(或其酰基氯/酸酐)的缩合产物以及含羟基的聚合物诸如聚(乙烯基苯酚)、聚(乙烯基醇)或聚(甲基丙烯酸羟乙基酯)。例如，用于使含羟基的聚合物官能化的光交联(羰基)乙酸可选自：
相应地，所述光交联稳定剂可以是具有光交联基团的膦酸，所述光交联基团对应于光交联聚合物的光交联基团。例如，所述光交联稳定剂可选自由以下组成的组：
其中p是在1至20的范围内(且包括端值)的整数。例如，p可以选自3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19和20。
本发明的光交联的稳定剂的具体实例可包括：
以及
在其他实施方式中，本发明的涂层材料可包括热交联或光交联(双重固化)小分子或聚合物以及热交联或光交联(双重固化)稳定剂。在特定的实施方式中，可交联寡聚物或聚合物可含有环氧官能团并且可选自本领域中已知的那些。这样的含有环氧基的寡聚物和聚合物的实例包括：
热交联或光交联(双重固化)的稳定剂的实例可具有这样的TG，该TG具有下式：
其中：
L选自由a)–O–、b)–C(O)–、c)–OC(O)–、d)–C(O)O–、e)–NR4–、f)–C(O)NR4–、g)–NR4C(O)–以及h)共价键组成的组，其中R4选自由a)H、b)C1-20烷基基团、c)–C1-20烷基-NH2组成的组；
Z选自由H、C1-10烷基基团、C1-10卤代烷基基团、取代的或未取代的C6-14芳基基团以及取代的或未取代的5-14元杂芳基基团组成的组；并且
Rc和Rd独立地选自由H、C1-10烷基基团、C1-10卤代烷基基团、取代的或未取代的C6-14芳基基团以及取代的或未取代的5-14元杂芳基基团组成的组。
本发明的热交联或光交联(双重固化)的稳定剂的具体实例可包括：
所述稳定剂典型地以非常小的量存在于所述涂层材料中，例如，在涂层材料的可交联组分按重量计在约0.01％至约30％之间的范围内。在优选的实施方式中，稳定剂可按可交联组分以重量计小于约20％存在，以可交联组分按重量计小于约10％存在，或者以可交联组分按重量计小于约5％存在。不希望受任何特定理论的束缚，认为通过将根据本发明的稳定剂掺入涂层材料中，来自周围环境的干扰物质(如：H2O、O2、O3、NO、CO、CO2)较少可能被吸附到金属氧化物通道层(即：背后通道)的顶部表面上，并且在器件加工过程中已被吸附到背后通道上的任何干扰物质将通过与稳定剂的相互作用(如：氢键)或反应(如：水解)从其解吸。进而，这可导致阈值电压的减小的位移以及金属氧化物薄膜晶体管的长期偏置应力稳定性的改善。
图3和图4说明由于氧气或水在氧化物半导体表面上的吸附而可能引起阈值电压位移的两种可能的偏置应力机制。参照图3，吸附在氧化物半导体表面上的来自周围环境的氧气可从IGZO半导体拉电子以形成O2 -物质。这些O2 -物质可用作导致正VTH位移的电子陷阱。参照图4，当正栅偏置被应用时，吸附在氧化物半导体表面上的来自周围环境的水分子可用作导致负VTH位移的电子供体。在任一种情况下，VTH位移的量将取决于IGZO层的厚度。
已表明，子带隙光子和负偏置应力的组合可在照明下产生促使负偏置不稳定性的a-IGZO TFT的子间隙态(subgap state)。参见Oh等人的Appl.Phys.Lett.，第97卷，第183502-1页(2010)。增强的负偏置应力可以由通道/栅介质界面处的正电荷的累积来解释，如图5所示。在这个模型中，空穴在接近-VBM(价带最小值)状态中通过子间隙光子(光照明)将电子激发到导带而产生，并且产生区域应该在表面区域附近。光生空穴通过热扩散迁移到耗尽层并接着在耗尽层中的高电场的帮助下被收集到栅介质界面上。然后，空穴在界面处被类供电子态(donor-like state)捕获，形成固定正电荷，并引起负偏置应力。
为了解决这种涉及子间隙态生成的光子加速的负偏置不稳定性，所述涂层材料的某些实施方式可包括具有间隔基团的稳定剂，该间隔基团(完全地或部分地)包括用于调谐所述稳定剂的HOMO(最高占据分子轨道)和LUMO(最低未占分子轨道)的能量且因此调谐带隙能量的π-共轭核。通过将稳定剂的HOMO调谐到VBM态能量之上(如图6中所示的)，本发明的稳定剂可通过捕获靠近背后通道表面的光激发空穴来减小负偏置应力。
包括具有π-共轭核的间隔基团(SG)的稳定剂的一般实例可包括：
其中：
HG选自由a)–L–Y–Si(R1)3、b)–L–Y–P(O)(OR2)2、c)–L–Y–COOH、d)–L–Y–NCO和e)–L–Y–CNO组成的组；其中R1和R2在每种情况下独立地选自由a)H、b)卤素、c)C1-20烷氧基基团和d)C1-20烷基基团组成的组；L选自由a)–O–、b)–C(O)–、c)–OC(O)–、d)–C(O)O–、e)–NR4–、f)–C(O)NR4–、g)–NR4C(O)–和h)共价键组成的组，其中R4选自由a)H、b)C1-20烷基基团、c)–C1-20烷基–NH2组成的组；并且Y选自由二价烷基基团、二价C6-14芳基基团和共价键组成的组；并且
TG具有式：
或
其中：
L选自由a)–O–、b)–C(O)–、c)–OC(O)–、d)–C(O)O–、e)–NR4–、f)–C(O)NR4–、g)–NR4C(O)–以及h)共价键组成的组，其中R4选自由a)H、b)C1-20烷基基团、c)–C1-20烷基-NH2组成的组；
Z选自由H、C1-10烷基基团、C1-10卤代烷基基团、取代的或未取代的C6-14芳基基团以及取代的或未取代的5-14元杂芳基基团组成的组；
Ra和Rb独立地选自由H、F、Cl、CN、CH3和CF3组成的组；
Rc和Rd独立地选自由H、C1-10烷基基团、C1-10卤代烷基基团、取代的或未取代的C6-14芳基基团以及取代的或未取代的5-14元杂芳基基团组成的组；并且
t是0、1或2。
包括具有π-共轭核的间隔基团(SG)的稳定剂的具体实例可包括：
根据本发明的稳定剂可根据以下合成方案来制备：
具有根据本发明的涂层材料的金属氧化物薄膜晶体管可按如下制造。通常，制造方法涉及在衬底之上形成栅电极，在栅电极之上形成栅介质，在栅介质之上形成金属氧化物薄膜半导体，在金属氧化物薄膜半导体之上形成源电极和漏极电极以及在源电极和漏极电极之间限定通道。参照图1，涂层材料可形成于通道以及源电极和漏极电极(作为钝化层)之上，形成于衬底(作为任选的表面改性剂层)之上，和/或形成于栅(作为栅介电层)之上。
根据本发明的涂覆层可通过以下步骤来制备：用如本文所描述的稳定剂将可交联组分溶解于有机溶剂中以提供涂层组合物，将该组合物沉积在衬底上(如：覆盖源电极和漏极电极并且封闭金属氧化物通道区域)，并任选地进行至少一个固化步骤以形成涂覆层。固化步骤可以经由辐射和/或加热。而且，固化工艺可涉及多个固化步骤，其中两个或更多个固化步骤可以在相同的或不同的温度/波长下进行。例如，在其中涂层材料形成于金属氧化物层的下面的实施方式中，第一固化步骤可在较低的温度和/或偏置波长(offset wavelength)下进行使得固化量(curing dose)不足以使全部稳定剂与涂层材料中的可交联组分交联。沉积金属氧化物层之后，第二固化步骤可在较高的温度和/或较短的波长下进行以使任何未交联的稳定剂迁移到涂层/金属氧化物界面，在涂层材料内形成上部的单分子膜。涂覆层可具有约0.2μm至约5μm的范围内的厚度。本领域已知的不同的液相沉积方法可被用于沉积涂层组合物；可选地，可交联组分可以通过物理气相技术来沉积。在各种实施方式中，液相工艺可选自浸渍涂覆、旋转涂覆、条缝涂覆、印刷(如：喷墨印刷、丝网印刷、移印、胶印、凹版印刷、柔性版印刷、石版印刷、大块印(mass-printing)等)、喷雾涂覆、电喷射涂覆、滴落铸造(drop casting)、浸渍涂覆以及刮刀涂覆。旋转涂覆涉及在衬底上应用过量的涂覆溶液，然后在高速下旋转衬底以通过离心力散开流体。通过这种技术制得的薄膜的厚度可以取决于旋转涂覆速率、溶液的浓度，以及所使用的溶剂。印刷可以例如利用照相凹版印刷机(rotogravure printingpress)、柔性版印刷机、移印打印机、丝网印刷打印机或喷墨打印机来进行。由这些印刷方法处理得到的薄膜的厚度可以取决于溶液的浓度、溶剂的选择，以及印刷重复的次数。周围条件诸如温度、压力和湿度也可影响所得到的薄膜的厚度。根据所使用的具体的印刷技术，印刷质量可受到不同的参数的影响，所述不同的参数包括但不限于配方/组合物的流变性质，诸如张力能和粘度。对于非接触式印刷技术诸如喷墨印刷，溶解度要求通常可以是较不严格的，低至约1-4mg/ml的溶解度范围就可以满足。对于凹版印刷，较高的溶解度范围可能是必须的，该溶解度常常在约50-100mg/ml的范围内。其他接触式印刷技术诸如丝网印刷以及柔性版印刷可能要求甚至更高的溶解度范围，例如，约100-1000mg/ml。
在其他实施方式中，仅仅由本文所述的稳定剂(即：没有聚合物)组成的自组装单分子膜(SAM)可以首先被沉积在衬底上。SAM可通过浸渍涂覆、旋转涂覆、蒸汽涂覆或热蒸发来沉积。然后，包括可交联组分和任选的额外量的稳定剂的涂层组合物可被沉积，然后如以上所描述的进行固化。
在某些实施方式中，根据本发明的涂层材料可以联合一个或多个由无机材料(如：SiO2或SiNx)组成的子层(sublayer)被用作子层。无机子层典型地具有不超过约200nm的厚度以便在被制造于柔性衬底上时金属氧化物薄膜晶体管作为整体可保持为柔性的。
图7和图8说明如何制造具有根据本发明的某些实施方式的涂层材料(具体地，钝化层)的金属氧化物晶体管。参照图7，钝化层可通过在通道以及源电极和漏极电极之上沉积包括可交联组分和稳定剂这两者的涂覆配方(如：钝化配方)来制备。然后，被涂覆的器件可经受热退火和/或UV退火以使可交联组分和稳定剂之间交联。参照图8，钝化层可通过在第一涂层组合物中沉积稳定剂，然后在第二涂层组合物中沉积可交联组分(任选地与额外量的稳定剂)来制备。然后，被涂覆的器件可经受热退火和/或UV退火以使如其他实施方式中的可交联组分和稳定剂之间交联。在每种情况下，可交联组分和/或稳定剂可被共同或单独地分散或溶解在溶剂或溶剂混合物中。
各种衬底(包括常规的玻璃衬底)可被用于制造根据本发明的金属氧化物薄膜晶体管。对于柔性器件的应用，柔性衬底可被使用，所述柔性衬底包括聚酯类诸如聚乙烯对苯二酸酯、聚乙烯萘二甲酸酯、聚碳酸酯；聚烯烃类诸如聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯；聚苯硫醚类诸如聚苯硫醚；聚酰胺类；芳族聚酰胺类；聚醚酮类；聚酰亚胺类；丙烯酸树脂类；聚甲基丙烯酸甲酯，及它们的共混物和/或共聚物。其他可能的衬底包括石英、以及钠钙玻璃。
导电薄膜可形成于衬底上并且图样化以形成栅电极。例如，金属薄膜可利用沉积技术诸如电沉积、汽化、溅射、电镀、涂覆、激光消融和胶印由金属或金属合金(所述金属或金属合金包括铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)、镍(Ni)、钛(Ti)和/或钼(Mo))，由导电氧化物诸如铟锡氧化物(ITO)，或由导电聚合物诸如聚乙烯硫氧噻吩(PEDOT)来沉积。在某些实施方式中，金属薄膜可通过物理气相沉积诸如热蒸发或射频或电子束溅射来沉积。导电薄膜可以是单层或者它可具有分层结构。例如，栅电极可以是含有钛和铝的分层薄膜，如，Ti/Al/Ti分层薄膜。在另一实施方式中，源电极和漏极电极可以是含有钼和铜的分层薄膜，如：Mo/Cu/Mo分层薄膜。可选地，它可以是含有钛、钼和铝的分层薄膜，如：Ti/Mo/Al分层薄膜。栅电极的图样化可通过经由障板沉积金属薄膜来实现，或者通过光刻法(利用光阻图样薄膜和蚀刻步骤)来实现。
栅介电(绝缘)层可以是无机材料、有机材料或混合的无机/有机材料。栅介质的厚度典型地在从约10nm至约5000nm的范围内，优选地从约50nm至约1000nm的范围内，且更优选地从约100nm至约400nm的范围内。无机介电材料的实例包括各种氧化物(如：SiO2、Al2O3、HfO2)和氮化物(如：Si3N4)，并且可经由常规方法诸如热蒸发以及各种物理和化学气相沉积技术(如：溅射、等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)、原子层沉积(ALD)、脉冲激光淀积(PLD)以及离子辅助沉积(IAD))进行沉积。在某些实施方式中，氮化硅(SiNx)膜可通过PECVD形成作为栅介质。在其他实施方式中，氧化硅(SiOx)膜可代替SiNx膜来使用。可选地，包括SiOx膜和SiNx膜的多层膜可被使用。溶液处理的电绝缘金属氧化物膜可如国际申请第PCT/US12/23042号中所描述的进行制备，该国际申请的公开内容在此全部引作参考。有机介电材料的实例包括各种聚合材料(如：聚碳酸酯、聚酯、聚苯乙烯、聚卤代乙烯、聚丙烯酸酯)。混合的无机/有机介电材料的实例包括美国专利第8,017,458号和美国专利申请第13/477,030号中描述的那些材料，它们各自公开的内容在此全部引作参考。在具体的实施方式中，栅介质可由以下文献中描述的聚合物进行制备：美国专利申请第13/796,017号和第13/742,867号、国际公布第WO 2010/136385号、美国专利申请公布第2011/0024729号、第2011/0215334号和第2011/0175089号，以及美国专利第7,605,394号、第8,093,588号和第7,981,989号，它们各自公开的内容在此全部引作参考。其中所描述的聚合物可经由液相工艺来沉积，所述液相工艺选自旋转涂覆、条缝涂覆、脱模涂覆(die coating)、印刷(如：喷墨印刷、丝网印刷、移印、胶印、凹版印刷、柔性版印刷、石版印刷、大块印等)、喷雾涂覆、电喷射涂覆、滴落铸造(drop casting)、浸渍涂覆以及刮刀涂覆；以及任选地被固化(通过热退火和/或光交联)以改善其介电性能。代替利用液相工艺，介电聚合物还可通过物理或化学气相沉积方法来沉积。
金属氧化物半导体的实例包括氧化铟(In2O3)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌锡(ZTO)、氧化铟镓(IGO)、氧化铟镓锌(IGO)、氧化铟锡锌(ITZO)、氧化锡(SnO2)，以及氧化锌(ZnO)。金属硫族化物半导体的实例包括硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)及类似物。液相处理的金属氧化物和金属硫族化物描述于例如美国专利第8,017,458号和国际申请第PCT/US12/23042号中，它们各自的公开内容在此全部引作参考。可选地，半导体层可包括气相处理的(如：溅射的)金属氧化物或硫族化物。在优选的实施方式中，金属氧化物薄膜半导体包括选自IZO、ZTO、IGO和IGZO的金属氧化物。在具体的实施方式中，金属氧化物薄膜半导体包括溅射到有机栅绝缘(介电)层上的IGZO。金属氧化物薄膜半导体的厚度可从约50nm至约500nm的范围内。金属氧化物薄膜半导体典型地在沉积之后被图样化(如：通过光刻法)。
类似于栅电极，导电薄膜可形成于衬底上并且图样化以形成源电极和漏极电极。例如，导电薄膜可通过掩蔽物(mask)来沉积，或者可在沉积之后被蚀刻以限定源电极和漏极电极之间的通道区域。合适的沉积技术包括从金属或金属合金，从导电氧化物诸如铟锡氧化物(ITO)，或从导电聚合物诸如聚乙烯硫氧噻吩(PEDOT)电沉积、汽化、溅射、电镀、涂覆、激光消融和胶印，所述金属或金属合金包括铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)、镍(Ni)、钛(Ti)和/或钼(Mo)。在某些实施方式中，金属薄膜可通过物理气相沉积诸如热蒸发或射频或电子束溅射来沉积。导电薄膜可以是单层或者它可具有分层结构。例如，源电极和漏极电极可以是含有钛和铝的分层薄膜，如：Ti/Al/Ti分层薄膜。可选地，所述源电极和漏极电极可以是含有钛、钼和铝的分层薄膜，如：Ti/Mo/Al分层薄膜。在另一实施方式中，所述源电极和漏极电极可以是含有钼和铜的分层薄膜，如：Mo/Cu/Mo分层薄膜。在又一个实施方式中，所述源电极和漏极电极可以是含有钛、铝和钼的分层薄膜，如：Ti/Al/Ti/Mo分层薄膜，其中Mo子层与金属氧化物薄膜半导体层接触。在其中图样化通过蚀刻来实现的实施方式中，金属氧化物薄膜半导体层的通道区域的表面部分也可被蚀刻掉。相应地，在一些实施方式中，蚀刻停止层可在被图样化为源电极和漏极电极的导电膜的沉积之前形成。例如，蚀刻停止层可以由美国专利申请第13/796,017号和第13/742,867号中描述的聚合物来制备，这些申请中的每一个的公开内容在此全部引作参考。
提供下面的实施例来进一步阐释并促进对本发明的理解，且不旨在以任何方式限制本发明。
实施例1：偏置温度应力测试
底栅顶接触式IGZO晶体管器件制造于玻璃衬底上，具有250-nm厚度的Ti/Al/Ti金属栅电极通过溅射沉积于该玻璃衬底。然后，200-nm厚度的氮化硅层(约33nF/cm2的电容)通过等离子体增强化学气相沉积法沉积为栅介质。a-IGZO通道通过溅射利用多晶IGZO靶标(target)来沉积，产生约50nm的薄膜厚度。最后，源电极和漏极电极经由溅射沉积在250-nm厚度的Ti/Al/Ti层且然后经由光刻法和湿法蚀刻来图样化。TFT的通道宽度(W)和长度(L)分别是20μm和5μm。
根据本发明的钝化层由在有机溶剂中的包括光交联聚合物和光交联膦酸两亲性试剂(光交联聚合物按重量计6％(器件1)或10％(器件2))的组合物来制备。光交联聚合物的浓度可以是约100mg/mL。将全部组分在封闭的琥珀色小玻璃瓶中以800rpm搅拌1h。通过在1000rpm下旋转所制备的溶液90s来将500-nm厚度的钝化层薄膜旋转涂覆到IGZO器件上。立即将样品在100℃下烘焙60s，然后利用Model 2000Dymax光固化系统用3000mJ/cm2的UV-A整片曝光来固化。然后在大气压下在管式炉中将样品在220℃下烘焙1h。制造出三个不同的对比器件：(a)对比器件A，其具有仅仅由光交联聚合物(即：没有光交联膦酸两亲性试剂)组成的涂覆层，(b)对比器件B，其具有仅仅由光交联聚合物组成的涂覆层和顶部的自组装单分子膜，该自组装单分子膜通过将对比器件A浸泡在光交联膦酸两亲性试剂的溶液中来制备；以及(c)对比器件C，其具有仅仅由光交联聚合物组成的涂覆层和顶部的自组装单分子膜，该自组装单分子膜通过将对比器件A浸泡在脂族膦酸的溶液中来制备。
本发明的不同的钝化层由如下的可热固化硅烷两亲性试剂来制备。将盐酸(2.5ml,0.1M)添加到50ml的5％(v/v)GPTMS在乙醇中的溶液中并且在600rpm下搅拌95分钟。然后将其与2.5ml的0.1M HCl在50ml乙醇中的溶液混合以得到用于IGZO表面的表面处理的钝化材料配方。对于浸泡工艺，IGZO器件被浸泡在以上配方中60分钟，用纯的乙醇冲洗，在空气中干燥并在120℃下烘焙60分钟。对于旋转涂覆工艺，在10s等待之后将以上配方在1000rpm下在30s内旋转涂覆在IGZO衬底上，并接着在120℃下烘焙60分钟。在表面处理之后，将100-20mg/ml的在环戊酮中的环氧(环氧乙烷)系的小分子EP1溶液或50-10mg/ml的在环戊酮中的聚合物PEP1溶液在800-2500rpm下旋转涂覆60s且然后在120℃下温和地烘焙2分钟。根据旋转速率和浓度，所得到的膜厚度从约300nm变化到约3微米。最终，将器件在200℃下烘焙15分钟以得到针对EP1层的～110nm的厚度的薄膜或者针对PEP1层的～90nm的厚度的薄膜。然后，使器件经受特征化(characterization)。制造出三种不同的器件：(a)对比器件D，其作为对照而未经任何处理，(b)器件3，其具有通过浸泡而制备的GPTMS涂层和EP1的旋转涂覆层，(c)器件4，其具有通过旋转涂覆而制备的GPTMS涂层和EP1的旋转涂覆层。被旋转涂覆的器件类似地进行。
Keithley 4200半导体参数分析器被用于暗中(in the dark)监测全部电特性。在电特性的测量过程中通过将样品放置在加热台(heated stage)上而将其加热到80℃。在偏置应力被施加前，利用VSD＝+10V和+0.1V的初始的ID–VG转换曲线测量于VGS＝-40和+25V(0.5V间隔)之间，这确定了预应力状态。来自ID–VG转换曲线和VSD＝+0.1V的数据被用于计算线性状态的器件移动性。通过保持VGS＝-30V以及VSD＝0V在2000s的总的时间之内(以200s的间隔)完成恒负电压偏移温度应力测试。恒正电压偏移温度应力测试在总共2000s内保持VGS＝+30V以及VSD＝0V。在每200s应力期之后立即测量利用VSD＝+10V以及VGS＝-40和+25V(0.5V间隔)的ID–VG转换曲线以确定后应力状态。
被测试的器件的转换特性示于图9-14中。以下表1概括了线性区域中的移动性以及被测试的器件的阈值电压位移。通常，约4V或更小的一致的器件稳定性和阈值电压位移是希望的，而大于约4V的阈值电压位移是不可接受的。
表1
实施例2：粘附测试
本发明的涂覆膜(500-nm厚度)由在有机溶剂(1mL)中包括光交联聚合物(100mg)和光交联膦酸两亲性试剂(光交联聚合物按重量计6％)的溶液制备，通过将制得的溶液在1000rpm下旋转90s而旋转涂覆在ITO衬底上。立即将样品在100℃下烘焙60s，并接着使用Model 2000Dymax光固化系统用3000mJ/cm2的UV-A整片曝光来固化。然后在大气压下在管式炉中将样品在220℃下烘焙1h。
将样品放置在刚性的平面上并且将边缘用胶带固定。将均匀压力施加于切割工具上以制得穿透到衬底表面的6条平行切割(parallel cut)，各自相距1mm。重复该操作，进行相等数目的另外的平行切割，使原始切割以90°与它们交叉以形成晶格图样。在平行于一组切割的方向上将胶粘带(3M 600或TQC胶带)放置于晶格之上并且在晶格的区域之上用手指将胶粘带弄平到(smooth into)合适的位置(place)并且超出至少20mm的距离。在应用胶带之后的五分钟时，通过抓住自由端并以尽可能接近60°的角度将其稳定地拉下来而将其移除。从多个角度仔细检查切割区域并且与ASTM D3359中提供的分类表进行比较以指定六种分类中的一种(图15)。这个过程被重复至少三次。根据本发明的全部涂覆薄膜满足5B分类，证明了对ITO衬底的极好的粘附力。
本发明包括不偏离其主旨或本质特征的其他特定形式的实施方式。因此，前述实施方式被认为在各方面是说明性的，而不是对本文所描述的本发明的限制。因此，本发明的范围由所附权利要求而不是由前述描述来表明，并且在权利要求的等效形式的含义和范围内的全部变化旨在包括在其中。

Claims (25)

1.一种金属氧化物薄膜晶体管，其包括衬底、在所述衬底之上的栅电极、在所述栅电极之上的栅介质、在所述栅介质之上的金属氧化物薄膜半导体、在所述金属氧化物薄膜半导体之上的源电极和漏极电极，其中所述源电极和所述漏极电极被包括所述金属氧化物薄膜半导体的暴露表面的通道区域分隔，以及在所述通道区域以及所述源电极和所述漏极电极之上的涂层材料，其中所述涂层材料包括可交联组分和稳定剂，且其中所述稳定剂能够促进一个或多个低分子量的分子从所述通道的解吸。
2.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述金属氧化物薄膜半导体包括IGZO。
3.如权利要求2所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述金属氧化物薄膜半导体通过物理气相沉积方法形成。
4.如权利要求2所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述金属氧化物薄膜半导体通过液相沉积方法形成。
5.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述稳定剂具有如下式：
HG–SG–TG，
其中：
HG选自由a)–Si(R1)3、b)–P(O)(OR2)2、c)–COOH、d)–NCO和e)–CNO组成的组；其中R1和R2在每种情况下独立地选自由a)H、b)卤素、c)C1-20烷氧基基团以及d)C1-20烷基基团组成的组；
SG选自由a)共价键、b)二价的C1-20烷基基团、c)二价的C2-20烯基基团、d)二价的C2-20炔基基团、e)二价的C1-20烷氧基基团、f)二价的C1-20烷硫基基团、g)二价的C1-20卤代烷基基团、h)二价的C3-14环烷基基团、i)二价的C6-14芳基基团、j)二价的3-14元环杂烷基基团、k)二价的5-14元杂芳基基团、l)二价的环氧乙烷和m)a)-m)中的任意两个或更多个的组合组成的组，其中C1-20烷基基团、C2-20烯基基团、C2-20炔基基团、C1-20烷氧基基团、C1-20烷硫基基团、C3-14环烷基基团、C6-14芳基基团、3-14元环杂烷基基团、5-14元杂芳基基团中的每一个任选地被选自由卤素、-CN和C1-20卤代烷基基团组成的组的1-5个基团取代；并且
TG选自由a)H、b)卤素、c)–CN、d)–NO2、e)–OR3、f)–SH、g)–N(R4)2、h)–CHO、i)–C(O)R3、j)–C(O)OR3、k)–C(O)N(R4)2、l)C1-20烷基基团、m)C1-20卤代烷基基团、n)C2-20烯基基团、o)C2-20炔基基团、p)C6-14芳基基团、q)环氧乙烷基和r)5-14元杂芳基基团组成的组，其中R3独立地选自由a)H、b)C1-20烷基基团以及c)C1-20卤代烷基基团组成的组；并且R4在每种情况下独立地选自由a)H、b)C1-20烷基基团、c)–C1-20烷基-NH2组成的组；并且C6-14芳基基团和5-14元杂芳基基团中的每一个任选地被1-5个选自由a)卤素、b)C1-20烷基基团、c)C1-20卤代烷基基团和d)C1-20烷氧基基团组成的组的基团取代。
6.如权利要求5所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述稳定剂选自由硅烷、氰酸酯和异氰酸酯组成的组。
7.如权利要求6所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述硅烷选自由三氯硅烷、三甲氧基硅烷和三乙氧基硅烷组成的组。
8.如权利要求5所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述稳定剂是膦酸。
9.如权利要求5-8中任一项所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述稳定剂包括间隔基团(SG)，所述间隔基团包括烃。
10.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述稳定剂具有下式：
其中：
HG选自由a)–Si(R1)3、b)–P(O)(OR2)2、c)–COOH、d)–NCO和e)–CNO组成的组；其中R1和R2在每种情况下独立地选自由a)H、b)卤素、c)C1-20烷氧基基团以及d)C1-20烷基基团组成的组；
SG是二价的C1-20烷基基团；
Z选自由H、C1-10烷基基团、C1-10卤代烷基基团、取代的或未取代的C6-14芳基基团以及取代的或未取代的5-14元杂芳基基团组成的组；
Ra和Rb独立地选自由H、F、Cl、CN、CH3和CF3组成的组；
Rc和Rd独立地选自由H、C1-10烷基基团、C1-10卤代烷基基团、取代的或未取代的C6-14芳基基团以及取代的或未取代的5-14元杂芳基基团组成的组；
q是0或1；并且
t是0、1或2。
11.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述稳定剂选自由以下组成的组：
其中p是在1至20的范围内(且包括端值)的整数。
12.如权利要求10或11所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述可交联组分包括光交联聚合物，所述光交联聚合物是含羟基的聚合物与选自由以下组成的组的化合物或其酰基氯或酸酐的缩合产物：
13.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述稳定剂选自由以下组成的组：
14.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述稳定剂具有选自由以下组成的组的式：
其中：
HG选自由a)–L–Y–Si(R1)3、b)–L–Y–P(O)(OR2)2、c)–L–Y–COOH、d)–L–Y–NCO和e)–L–Y–CNO组成的组；其中R1和R2在每种情况下独立地选自由a)H、b)卤素、c)C1-20烷氧基基团和d)C1-20烷基基团组成的组；L选自由a)–O–、b)–C(O)–、c)–OC(O)–、d)–C(O)O–、e)–NR4–、f)–C(O)NR4–、g)–NR4C(O)–和h)共价键组成的组，其中R4选自由a)H、b)C1-20烷基基团、c)–C1-20烷基–NH2组成的组；并且Y选自由二价烷基基团、二价C6-14芳基基团和共价键组成的组；并且
TG具有式：
其中：
L选自由a)–O–、b)–C(O)–、c)–OC(O)–、d)–C(O)O–、e)–NR4–、f)–C(O)NR4–、g)–NR4C(O)–以及h)共价键组成的组，其中R4选自由a)H、b)C1-20烷基基团、c)–C1-20烷基-NH2组成的组；
Z选自由H、C1-10烷基基团、C1-10卤代烷基基团、取代的或未取代的C6-14芳基基团以及取代的或未取代的5-14元杂芳基基团组成的组；
Ra和Rb独立地选自由H、F、Cl、CN、CH3和CF3组成的组；
Rc和Rd独立地选自由H、C1-10烷基基团、C1-10卤代烷基基团、取代的或未取代的C6-14芳基基团以及取代的或未取代的5-14元杂芳基基团组成的组；并且
t是0、1或2。
15.如权利要求14所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述稳定剂选自由以下组成的组：
16.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述稳定剂具有如下式：
HG–SG–TG，
其中：
HG选自由a)–Si(R1)3、b)–P(O)(OR2)2、c)–COOH、d)–NCO和e)–CNO组成的组；其中R1和R2在每种情况下独立地选自由a)H、b)卤素、c)C1-20烷氧基基团以及d)C1-20烷基基团组成的组；
SG选自由a)共价键、b)二价的C1-20烷基基团、c)二价的C2-20烯基基团、d)二价的C2-20炔基基团、e)二价的C1-20烷氧基基团、f)二价的C1-20烷硫基基团、g)二价的C1-20卤代烷基基团、h)二价的C3-14环烷基基团、i)二价的C6-14芳基基团、j)二价的3-14元环杂烷基基团、k)二价的5-14元杂芳基基团、l)二价的环氧乙烷和m)a)-m)中的任意两个或更多个的组合组成的组，其中C1-20烷基基团、C2-20烯基基团、C2-20炔基基团、C1-20烷氧基基团、C1-20烷硫基基团、C3-14环烷基基团、C6-14芳基基团、3-14元环杂烷基基团和5-14元杂芳基基团中的每一个任选地被选自由卤素、-CN和C1-20卤代烷基基团组成的组的1-5个基团取代；并且
TG具有下式：
其中：
L选自由a)–O–、b)–C(O)–、c)–OC(O)–、d)–C(O)O–、e)–NR4–、f)–C(O)NR4–、g)–NR4C(O)–以及h)共价键组成的组，其中R4选自由a)H、b)C1-20烷基基团、c)–C1-20烷基-NH2组成的组；
Z选自由H、C1-10烷基基团、C1-10卤代烷基基团、取代的或未取代的C6-14芳基基团以及取代的或未取代的5-14元杂芳基基团组成的组；并且
Rc和Rd独立地选自由H、C1-10烷基基团、C1-10卤代烷基基团、取代的或未取代的C6-14芳基基团以及取代的或未取代的5-14元杂芳基基团组成的组。
17.如权利要求16所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述稳定剂选自由以下组成的组：
18.如权利要求16或17所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述可交联组分包括选自由以下组成的组的含有环氧基的寡聚物或聚合物：
19.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述稳定剂形成直接与所述通道接触的自组装层并且所述可交联组分在所述自组装层之上形成交联矩阵。
20.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述稳定剂包含按重量计从约0.01％至约30％的在所述涂层材料中的所述可交联组分。
21.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述可交联组分是聚合物、小分子或它们的混合物。
22.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述可交联组分包括一个或多个各自具有至少一个可交联基团的化合物，所述至少一个可交联基团选自由乙烯基部分、二烯基部分、乙炔基部分、肉桂酸盐部分、香豆素基部分、丙烯酸盐部分或环氧基部分组成的组。
23.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述栅介质包括氧化硅或氮化硅。
24.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述栅介质包括有机材料。
25.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜晶体管，其中所述衬底包括柔性的塑料衬底。
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