CN105646883B - 组合物、电子器件和薄膜晶体管 - Google Patents

组合物、电子器件和薄膜晶体管 Download PDF

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Abstract

本发明涉及组合物、电子器件和薄膜晶体管。组合物包括热交联剂与由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物之间的缩合反应产物。在化学式1中，取代基的定义与在具体实施方式中相同。此外，电子器件和薄膜晶体管包括所述组合物的经固化材料。化学式1

Description

组合物、电子器件和薄膜晶体管
相关申请的交叉引用
本申请要求在2014年12月1日于韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2014-0169673的优先权和权益，将其全部内容通过参考并入本文中。
技术领域
示例实施方式涉及组合物、包括所述组合物的电子器件和薄膜晶体管。
背景技术
平板显示器(例如，液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、和/或电泳显示器)包括一对产生电场的电极和介于其间的电光学活性层。液晶显示器(LCD)包括液晶层作为电光学活性层，和有机发光二极管(OLED)显示器包括有机发射层作为电光学活性层。
一对产生电场的电极之一通常连接于开关器件(切换器件)并且接收电信号，和电光学活性层将电信号转换成光学信号并且由此显示图像。
平板显示器包括具有薄膜晶体管(TFT)(其为作为开关器件的三端子元件)的薄膜晶体管面板、传输用于控制薄膜晶体管的扫描信号的栅极线、和传输施加至像素电极的信号的数据线。
薄膜晶体管可具有由多种因素决定的特性例如迁移率、漏(漏泄)电流、和I开/I关比、和/或栅极绝缘体的性能，在它们当中接触半导体的栅极绝缘体的性能是重要的。
发明内容
示例实施方式提供能够作为具有高透明性、高耐热性和因此的高可靠性的栅极绝缘体应用、以及能够通过热和光交联以可图案化的组合物。
示例实施方式提供包括所述组合物的经固化材料的电子器件。
示例实施方式提供包括所述组合物的经固化材料的薄膜晶体管。
根据一种示例实施方式，组合物可包括热交联剂与由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物之间的缩合反应产物：
化学式1
Figure BDA0000864017560000021
在化学式1中，
R1、R2和R3独立地为氢、取代或未取代的C1-C20烷基、取代或未取代的C3-C20环烷基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C7-C20芳烷基、取代或未取代的C1-C20杂烷基、取代或未取代的C2-C20杂环烷基、取代或未取代的C2-C20炔基、C1-C20烷氧基、羟基、卤素、羧基、或其组合，条件是R1、R2和R3的至少一个为C1-C20烷氧基、羟基、卤素或羧基，
R4为氢或C1-C20烷基，
L1和L3独立地为取代或未取代的C1-C20亚烷基、取代或未取代的C6-C20亚芳基、取代或未取代的C3-C20亚环烷基、取代或未取代的C2-C20亚烯基、取代或未取代的C2-C20亚炔基、-R-O-R'-、-R-NH-R'-、-R-(C＝O)-R'-(其中，R和R'独立地为C1-C10烃基、或其组合，和
L2为-O-(C＝O)-NR"-、-(C＝O)-NR"-(其中，R"为氢、或C1-C6烃基)、-O-、-COO-、或-S-。
在化学式1中，R1、R2和R3可独立地为C1-C6烷氧基。
在化学式1中，L1和L3可独立地为C1-C20亚烷基。
在化学式1中，L2可为-(C＝O)-NR"-(其中，R"为氢、或C1-C6烃基)。
在化学式1中，R4可为氢或甲基。
所述热交联剂为至少一种选自铝(Al)、锆(Zr)、钛(Ti)、镁(Mg)、铪(Hf)和锡(Sn)的金属的乙酸盐化合物。
所述热交联剂为选自乙酰乙酸铝、乙酰乙酸锆、乙酰乙酸钛、乙酰乙酸镁、乙酰乙酸铪和乙酰乙酸锡的至少一种。
可以小于或等于约40重量份的量包含所述热交联剂，基于100重量份所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物。
可以约0.01-约30重量份的量包含所述热交联剂，基于100重量份所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物。
所述组合物可进一步包括通过化学键合连接于所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物的纳米颗粒。
所述纳米颗粒可为溶胶态纳米颗粒，其包括选自二氧化硅、二氧化钛、钛酸钡、氧化锆、硫酸钡、氧化铝、氧化铪及其组合的至少一种。
所述纳米颗粒和所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物可通过化学键合形成三维网络结构。
所述纳米颗粒和所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物可形成核-壳结构。
可以小于或等于约40重量份的量包含所述纳米颗粒，基于100重量份所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物。所述组合物可进一步包括选自光引发剂、光致产酸剂和分散剂的至少一种。
根据另一示例实施方式，电子器件可包括根据一种示例实施方式的组合物的经固化材料。
所述电子器件可为选自固体照明器件、显示器件及其组合的至少一种。
所述固体照明器件可包括选自半导体发光二极管、有机发光二极管、和聚合物发光二极管的至少一种。
所述显示器件可包括选自电子纸、液晶显示器、有机发光二极管显示器和量子点显示器的至少一种。
根据又一示例实施方式，薄膜晶体管可包括栅电极、与所述栅电极重叠的半导体、在所述栅电极和所述半导体之间的绝缘体、以及电连接于所述半导体的漏电极和源电极，其中所述绝缘体可包括根据以上示例实施方式的组合物的经固化材料。
所述半导体可为有机半导体。
附图说明
图1是显示根据示例实施方式的纳米颗粒-聚有机硅氧烷复合物的示意图，
图2是放大图1中的区域“A”的示意图，
图3是显示根据示例性实施方式的薄膜晶体管面板的横截面图，
图4是显示根据制备实施例1的薄膜晶体管的绝缘强度的图，
图5是显示根据制备实施例2的薄膜晶体管的绝缘强度的图，
图6是显示根据制备实施例1的薄膜晶体管的电荷迁移率的图，和
图7是显示根据制备实施例2的薄膜晶体管的电荷迁移率的图。
具体实施方式
在下文中将参照其中示出示例实施方式的附图更充分地描述本公开内容。然而，本公开内容可以许多不同的形式体现并且不解释为限于本文中阐述的示例实施方式。
在图中，为清楚起见放大层、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，当一个元件如层、膜、区域或基底被称为“在”另外的元件“上”时，其可直接在所述另外的元件上，或者也可存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在”另外的元件“上”时，则不存在中间元件。
应理解，尽管术语第一、第二、第三等可在本文中用来描述各种元件、组分、区域、层和/或部分，但这些元件、组分、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语仅用来使一个元件、组分、区域、层或部分区别于另一元件、组分、区域、层或部分。因此，在不背离示例实施方式的教导的情况下，可将以下讨论的第一元件、组分、区域、层或部分称为第二元件、组分、区域、层或部分。
为了便于描述，在本文中可使用空间相对术语(如“在……之下”、“在……下面”、“下部”、“在……之上”、“上部”等)来描述如图中所示的一个元件或特征与另外的元件或特征的关系。应理解，除图中所示的方位以外，空间相对术语还意图包括在使用或操作中的器件的不同方位。例如，如果翻转图中的器件，则被描述为“在”其它元件或特征“下面”或“之下”的元件将被定向“在”其它元件或特征“之上”。因此，术语“在……下面”可包括在……之上和在……下面两种方位。器件可以其它方式(旋转90度或在其它方位上)定向，并且相应地解释本文中使用的空间相对描述词。
本文中所使用的术语仅仅是为了描述各种实施方式且不意图为示例实施方式的限制。如本文中所使用的单数形式“一种(个)(a，an)”和“所述(该)”也意图包括复数形式，除非上下文清楚地另外说明。将进一步理解，术语“包括”和/或“包含”当用在本说明书中时则表示存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组分，但不排除存在或添加一种或多种另外的特征、整体、步骤、操作、元件、组分和/或其集合。
本文中参照横截面图描述示例实施方式，所述横截面图是示例实施方式的理想化实施方式(和中间结构)的示意图。这样，将预期有由于例如制造技术和/或公差导致的图示的形状的变化。因此，示例实施方式不应解释为限于如本文中所图示的区域的形状，而是包括由例如制造引起的形状上的偏差。
除非另外定义，在本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与示例实施方式所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。将进一步理解，术语，包括在常用词典中定义的那些，应解释为其含义与它们在相关领域的背景中的含义一致，并且除非在本文中清楚地如此定义，否则所述术语将不以理想化或过度形式的意义进行解释。
在下文中，描述根据示例实施方式的绝缘组合物。
根据示例实施方式的绝缘组合物包括热交联剂与由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物之间的缩合反应产物：
化学式1
Figure BDA0000864017560000051
在化学式1中，
R1、R2和R3独立地为氢、取代或未取代的C1-C20烷基、取代或未取代的C3-C20环烷基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C7-C20芳烷基、取代或未取代的C1-C20杂烷基、取代或未取代的C2-C20杂环烷基、取代或未取代的C2-C20炔基、C1-C20烷氧基、羟基、卤素、羧基、或其组合，条件是R1、R2和R3的至少一个为C1-C20烷氧基、羟基、卤素或羧基，
R4为氢或C1-C20烷基，
L1和L3独立地为取代或未取代的C1-C20亚烷基、取代或未取代的C6-C20亚芳基、取代或未取代的C3-C20亚环烷基、取代或未取代的C2-C20亚烯基、取代或未取代的C2-C20亚炔基、-R-O-R'-、-R-NH-R'-、-R-(C＝O)-R'-(其中，R和R'独立地为C1-C10烃基)、或其组合，和
L2为-O-(C＝O)-NR"-、-(C＝O)-NR"-(其中，R"为氢、或C1-C6烃基)、-O-、-COO-、或-S-。
由化学式1表示的化合物包括在一端的硅烷官能团和在另一端的丙烯酸类基团。因此，由化学式1表示的化合物可通过硅烷官能团之间经由水解和缩合/聚合的化学键合形成具有网络结构的聚有机硅氧烷。此外，由化学式1表示的化合物可通过丙烯酸类基团而光交联。以这种方式，由化学式1表示的化合物可通过化合物之中(之间)的光交联、水解和缩合/聚合反应形成具有稠密(dense)网结构的聚有机硅氧烷。
此外，由化学式1表示的化合物包括在硅烷官能团和丙烯酸类基团之间的由L1、L2和L3表示的连接基团，由此可保持包括由化学式1表示的化合物的组合物的稳定性。在没有连接基团的情况下，由于化合物之间的高反应性，可无法保证包括硅烷官能团和丙烯酸类基团二者的化合物的储存稳定性。
在化学式1中，R1、R2和R3的至少一个可为C1-C6烷氧基。例如，R1、R2和R3可独立地为C1-C6烷氧基。
所述C1-C6烷氧基可为甲氧基或乙氧基，且不限于此。
如果R1、R2和R3的全部独立地为C1-C20烷氧基、羟基、卤素或羧基之一，则通过在由化学式1表示的化合物之中的水解和缩合/聚合反应获得的聚有机硅氧烷可包括由化学式2表示的结构单元：
化学式2
Figure BDA0000864017560000061
在化学式2中，R4和L1-L3如化学式1中所定义。
由于在末端的丙烯酸类基团通过光固化反应交联，因此由化学式2表示的聚有机硅氧烷可被固化为更稠密的聚有机硅氧烷。
在示例性实施方式中，在化学式1中的R1、R2和R3可独立地为C1-C6烷氧基，例如甲氧基或乙氧基，且不限于此。
在化学式1和2中，L1和L3可独立地为C1-C20亚烷基，且不限于此。
在化学式1和2中，L2可为-(C＝O)-NR"-，其中R"为氢或C1-C6烃基，且不限于此。
在化学式1和2中，R4可为氢或甲基，且不限于此。
所述热交联剂可与聚有机硅氧烷的未反应的硅烷醇基团进行缩合反应，所述聚有机硅氧烷为由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物。以这种方式，当得自热交联剂的金属颗粒进一步交联于聚有机硅氧烷时，形成更稠密的三维网络结构，并且可通过还原其中未反应的硅烷醇基团而获得更稳定的产物。
所述热交联剂可为至少一种选自铝(Al)、锆(Zr)、钛(Ti)、镁(Mg)、铪(Hf)和锡(Sn)的金属的乙酸盐化合物。例如，所述热交联剂可为选自乙酰乙酸铝、乙酰乙酸锆、乙酰乙酸钛、乙酰乙酸镁、乙酰乙酸铪和乙酰乙酸锡的至少一种，且不限于此。
可以小于或等于约40重量份的量包含所述热交联剂，基于100重量份所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物，且所述热交联剂可与所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物进行缩合反应。例如，可以约0.01-约30重量份的量、例如以约0.03-约25重量份的量包含所述热交联剂，基于100重量份所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物。
所述组合物可进一步包括通过化学键合连接于所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物的纳米颗粒。
所述纳米颗粒没有特别限制，只要它具有数纳米至数十纳米的平均粒径和例如可为金属氧化物。所述金属氧化物可为例如二氧化硅、二氧化钛、钛酸钡、氧化锆、硫酸钡、氧化铝、氧化铪或其组合，且不限于此。
所述纳米颗粒可为例如溶胶态(称为“纳米-溶胶”)。
所述纳米-溶胶可在纳米颗粒表面上具有反应位点，其为例如选自羟基、烷氧基、卤素、羧基及其组合的至少一种，在该反应位点处可发生缩合/聚合反应。
因此，在纳米颗粒和由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物之间的化学键合还可经由例如如下形成：在通过由化学式1表示的化合物的水解和缩合反应制备具有链结构和/或网结构的聚有机硅氧烷的过程期间在纳米-溶胶的反应位点处的缩合/聚合反应。以这种方式，纳米颗粒和由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物可通过化学键合形成具有三维网络结构的纳米颗粒-聚有机硅氧烷复合物。
所述纳米颗粒-聚有机硅氧烷复合物可具有大于纳米颗粒的平均粒径，且例如可具有约2nm至约200nm的平均粒径。
图1是显示根据示例实施方式的纳米颗粒-聚有机硅氧烷复合物的示意图。图2放大图1中的区域“A”。
参照图1，根据示例实施方式的纳米颗粒-聚有机硅氧烷复合物10包括多个纳米颗粒11和与各纳米颗粒11化学键合且无规地排列在其中的聚有机硅氧烷12。纳米颗粒11可具有例如球形，和聚有机硅氧烷12可包括链结构和/或网结构。纳米颗粒11和聚有机硅氧烷12通过化学键形成三维网络结构。
参照图2，各纳米颗粒11具有多个键合位点且与聚有机硅氧烷12化学键合。例如，各纳米颗粒-聚有机硅氧烷复合物10可具有其中聚有机硅氧烷12包围纳米颗粒11的核-壳结构，但不限于此。在图2中，除硅烷官能团之外的聚有机硅氧烷简写为“R”。
可以小于或等于约40重量份、例如约1重量份-约30重量份、例如约2重量份-约20重量份、例如约2重量份-约10重量份的量包含所述纳米颗粒，基于100重量份所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物。
所述组合物可进一步地包括选自光引发剂、光致产酸剂和分散剂的至少一种。
通过包括光引发剂和/或光致产酸剂，在将该组合物涂覆在基底上且经受光固化时促进在聚有机硅氧烷的末端处的丙烯酸类基团之间的光交联。
所述组合物可进一步包括溶剂。通过进一步包括溶剂，可适当地调节所述组合物的粘度。
所述溶剂没有特别限制，且可为例如脂族烃溶剂(例如己烷)；芳族烃溶剂(例如，苯甲醚、均三甲苯和/或二甲苯)；基于酮的溶剂(例如甲基异丁基酮、1-甲基-2-吡咯烷酮和/或丙酮)；基于醚的溶剂(例如环己酮、四氢呋喃和/或异丙基醚)；基于乙酸酯的溶剂(例如乙酸乙酯、乙酸丁酯和/或丙二醇甲基醚乙酸酯)；基于醇的溶剂(例如异丙醇和/或丁醇)；基于酰胺的溶剂(例如二甲基乙酰胺和/或二甲基甲酰胺)；基于有机硅(硅酮)的溶剂；或其组合。
将所述组合物涂覆在基底或下部层上且经受光固化以变成经固化材料。借助光固化，聚有机硅氧烷的丙烯酸类基团可被光固化，由此聚有机硅氧烷可具有更稠密的膜性质。
以这种方式，根据实施方式的组合物可在应用于绝缘体时具有优良的绝缘体性质例如高绝缘强度、高介电常数、高耐热性、高耐化学性、长时间稳定性等，因为由化学式1表示的化合物形成具有稠密网络结构的聚有机硅氧烷。因此，当将该绝缘体用作用于薄膜晶体管的栅极绝缘体时，由于优良的膜性质和相对高的绝缘强度，可减少漏电流和可改善薄膜晶体管的性质。
此外，由于该绝缘体是有机/无机复合绝缘体，因此与无机绝缘体不同，它可简单地以溶液方法形成。
该绝缘体可用于电子器件的需要绝缘特性的领域(范围)中，例如作为栅极绝缘体、介电材料和/或填料。
此外，该组合物可光固化，且可通过如下形成图案：将组合物涂覆在基底上、将其干燥、在其上布置具有预定图案的掩模、和对其照射。以这种方式，经照射的部分固化形成经固化材料，而未经照射的部分通过显影剂(developer)被洗掉，以形成预定的图案。在这种情况下，由该组合物制备的经固化材料可具有例如小于或等于约100μm、例如小于或等于约50μm、例如小于或等于约30μm、例如小于或等于约20μm、例如小于或等于约10μm的高分辨率。因此，经固化材料可有效地用作平面化膜、保护膜、阻挡膜等，且不限于此。
因此，根据另一示例实施方式的电子器件包括通过固化根据以上示例性实施方式的组合物而获得的经固化材料。
所述电子器件可为选自固体照明器件、显示器件及其组合的至少一种。
所述固体照明器件可包括选自半导体发光二极管、有机发光二极管、和聚合物发光二极管的至少一种，且不限于此。
所述显示器件可包括选自电子纸、液晶显示器、有机发光二极管显示器和量子点显示器的至少一种，且不限于此。
在下文中，描述包括所述绝缘体的薄膜晶体管。图3是显示根据示例实施方式的薄膜晶体管的横截面图。
参照图3，根据示例实施方式的薄膜晶体管包括布置在基底110上的栅电极124、与栅电极124重叠的半导体154、介于栅电极124和半导体154之间的栅极绝缘体140、以及电连接于半导体154的漏电极175和源电极173。
基底110可由例如透明玻璃、硅或聚合物制成。栅电极124连接于传输数据信号的栅极线(未示出)，且可由例如金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)、钼(Mo)、铬(Cr)、钽(Ta)、钛(Ti)、其合金、及其组合制成，但不限于此。
半导体154可为有机半导体或无机半导体，且为例如有机半导体。有机半导体可为例如选自如下的至少一种：并五苯及其前体、四苯并卟啉及其衍生物、聚亚苯基亚乙烯基及其衍生物、聚芴及其衍生物、聚亚噻吩基亚乙烯基及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚噻吩并噻吩及其衍生物、聚芳基胺及其衍生物、酞菁及其衍生物、金属化酞菁及其卤化衍生物、苝四羧酸二酐(PTCDA)、萘四羧酸二酐(NTCDA)或其酰亚胺衍生物、苝或晕苯及其含取代基的衍生物，但不限于此。
栅极绝缘体140可由以上组合物制备，例如通过涂覆以上组合物、将其光固化和/或热固化以制备膜。
源电极173和漏电极175在其间具有半导体154的情况下彼此面对，且电连接于半导体154。源电极173连接于传输数据信号的数据线(未示出)。源电极173和漏电极175可例如由金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)、钼(Mo)、铬(Cr)、钽(Ta)、钛(Ti)、其合金、及其组合制成，但不限于此。
薄膜晶体管可应用于多种电子器件，例如半导体器件、平板显示器、能量器件和传感器。电子器件可包括例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)器件、太阳能电池和有机传感器。
在下文中，将参照实施例更详细地说明本公开内容。然而，这些是实施例，且本公开内容不限于此。
实施例
绝缘组合物的合成
实施例1：聚有机硅氧烷和热交联剂之间的缩合反应产物的合成
将1000g甲醇投入能够搅拌且由玻璃材料制成的装配有回流冷却器的反应器中，且向其添加672.8g由以下化学式4表示的硅烷化合物。在室温下搅拌混合物1小时。然后，将56g HCl水溶液(0.1N)以逐滴方式以2小时添加至混合物中，且在室温下再搅拌2小时以引起水解反应。随后，将反应混合物加热至80℃并且进一步反应36小时以进行缩合和聚合反应，获得包括由以下化学式5表示的结构单元的聚有机硅氧烷。以GPC方法测量所获得的聚有机硅氧烷，以确定其重均分子量为2800、PDI(多分散指数)为1.79、粘度为5.8cPs(在20℃下)和pH为7。
将670g丙二醇单甲基醚乙酸酯添加至获得的聚有机硅氧烷用于稀释，且在60℃在60cmHg的减压下蒸馏混合物以除去副产物，获得分散在丙二醇单甲基醚乙酸酯中的聚有机硅氧烷。
化学式4
Figure BDA0000864017560000111
化学式5
Figure BDA0000864017560000112
向分散的聚有机硅氧烷添加1％的乙酰乙酸铝(基于聚有机硅氧烷的重量)以引起缩合反应，获得包括氧化铝的聚有机硅氧烷。
实施例2：纳米颗粒-聚有机硅氧烷复合物和热交联剂之间的缩合反应产物的合成
使500g含水碱性二氧化硅溶胶通过装填有强酸性阳离子交换树脂的柱，获得具有pH 2的酸性二氧化硅溶胶。将500g获得的酸性二氧化硅溶胶投入能够搅拌且由玻璃材料制成的装配有回流冷却器的反应器中，且向其添加1000g甲醇用于稀释。随后，向其添加11g缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷，在室温下搅拌混合物1小时，然后在95℃下加热和反应6小时以进行二氧化硅的表面处理。然后，将经表面处理的二氧化硅溶胶在80℃在50cmHg的减压下蒸馏，并且通过除去包括在其中的一部分水而浓缩为500g。在通过向其添加1000g甲醇稀释二氧化硅溶胶之后，在减压下的蒸馏在相同条件下另外进行4次，直至其中水的量降低至小于或等于1重量％。然后，向其添加672.8g由化学式4表示的硅烷化合物，和在室温下搅拌混合物1小时。在此之后，以逐滴的方式以2小时向其添加56g具有0.1N浓度的HCl水溶液，且另外在室温下搅拌混合物2小时以进行水解反应。然后将所得物的温度提高至80℃并且使所得物反应36小时以进行缩合和聚合反应，获得二氧化硅-聚有机硅氧烷复合物，其中二氧化硅位于核中且聚有机硅氧烷缩合和聚合为二氧化硅周围的壳。以GPC方法测量获得的二氧化硅-聚有机硅氧烷，以确定其重均分子量为1800、PDI(多分散指数)为1.34、粘度为7.2cPs(在20℃下)和pH为6。
随后，将335g丙二醇单甲基醚乙酸酯添加至二氧化硅-聚有机硅氧烷复合物用于稀释，且在60℃在60cmHg的减压下蒸馏经稀释的混合物以除去副产物，获得分散在丙二醇单甲基醚乙酸酯中的二氧化硅-聚有机硅氧烷复合物。
向分散的二氧化硅-聚有机硅氧烷复合物添加1％的乙酰乙酸铝(基于二氧化硅-聚有机硅氧烷复合物的重量)，以引起缩合反应，获得氧化铝交联于其的二氧化硅-聚有机硅氧烷复合物。
薄膜晶体管的制造
制备实施例1：通过使用根据实施例1的产物制造薄膜晶体管
将钼溅射在玻璃基底上，然后进行光刻法以形成栅电极。随后，将实施例1中获得的聚有机硅氧烷旋涂于其上、在90℃下预退火2分钟和使用具有240nm-400nm的波长区域的200W高压汞灯辐射96秒，然后在200℃下后退火1小时。
然后将由化学式6表示的杂并苯衍生物二苯并噻吩[6,5-b:6’,5’-f]噻吩并[3,2-b]噻吩(DBTTT)真空沉积于其上，形成有机半导体。随后，将金(Au)溅射在有机半导体上，并进行光刻法以形成源电极和漏电极，制造薄膜晶体管。
[化学式6]
Figure BDA0000864017560000131
制备实施例2：通过使用根据实施例2的产物制造薄膜晶体管
根据与制备实施例1相同的方法制造薄膜晶体管，除了使用根据实施例2的纳米颗粒-聚有机硅氧烷复合物和热交联剂的缩合产物之外。
评价
评价根据制备实施例1和制备实施例2的薄膜晶体管的特性。薄膜晶体管的特性包括绝缘强度、电荷迁移率和I开/I关比。
图4是显示根据制备实施例1的薄膜晶体管的绝缘强度的图，图5是显示根据制备实施例2的薄膜晶体管的绝缘强度的图。
参照图4和5，根据制备实施例1和2的薄膜晶体管二者显示良好的绝缘强度。即，当电流密度在微安(μA)水平时，在根据制备实施例1和2的薄膜晶体管中的绝缘体的绝缘强度在例如至约4兆伏(MV)水平的范围内是足够的。因此，根据制备实施例1和2的薄膜晶体管具有高的电可靠性。
图6是显示在根据制备实施例1的薄膜晶体管中的电荷迁移率的图。图7是显示在根据制备实施例2的薄膜晶体管中的电荷迁移率的图。
以下表1显示根据制备实施例1和2的薄膜晶体管的电荷迁移率、开电流(导通电流)值和关电流(关断电流)值。
表1
Figure BDA0000864017560000132
参照图6和7以及表1，根据制备实施例1和2的薄膜晶体管显示良好的电荷迁移率和I开/I关比，并且由此可有效地用作有机绝缘体。
尽管已经结合目前认为是实践性的示例实施方式描述了本公开内容，但将理解本公开内容不限于所公开的实施方式，而是相反地意图涵盖包括在所附权利要求的精神和范围之内的各种变型和等同布置。例如，尽管示例实施方式仅说明绝缘体和包括其的薄膜晶体管，但本领域技术人员将理解由根据实施方式的组合物制备的经固化材料可有效地用于多种制品和电子材料中。

Claims (17)

1.薄膜晶体管，其包括：
栅电极；
与所述栅电极重叠的半导体；
布置在所述栅电极和所述半导体之间的绝缘体；以及
电连接于所述半导体的漏电极和源电极，
其中所述绝缘体包括组合物的经固化材料，所述组合物包括热交联剂与由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物之间的缩合反应产物：
化学式1
Figure FDA0002240777650000011
在化学式1中，
R1、R2和R3独立地为氢、取代或未取代的C1-C20烷基、取代或未取代的C3-C20环烷基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C7-C20芳烷基、取代或未取代的C1-C20杂烷基、取代或未取代的C2-C20杂环烷基、取代或未取代的C2-C20炔基、C1-C20烷氧基、羟基、卤素、羧基、或其组合，条件是R1、R2和R3的至少一个为C1-C20烷氧基、羟基、卤素或羧基，
R4为氢或C1-C20烷基，
L1和L3独立地为取代或未取代的C1-C20亚烷基、取代或未取代的C6-C20亚芳基、取代或未取代的C3-C20亚环烷基、取代或未取代的C2-C20亚烯基、取代或未取代的C2-C20亚炔基、或其组合，
L2为-O-(C＝O)-NR"-或-(C＝O)-NR"-，其中，R"为氢、或C1-C6烃基，和
其中所述热交联剂为选自乙酰乙酸铝、乙酰乙酸锆、乙酰乙酸钛、乙酰乙酸镁、乙酰乙酸铪和乙酰乙酸锡的至少一种。
2.根据权利要求1的薄膜晶体管，其中R1、R2和R3独立地为C1-C6烷氧基。
3.根据权利要求1的薄膜晶体管，其中R4为氢或甲基。
4.根据权利要求1的薄膜晶体管，其中L1和L3独立地为C1-C20亚烷基。
5.根据权利要求1的薄膜晶体管，其中L2为-(C＝O)-NR"-，其中，R"为氢、或C1-C6烃基。
6.根据权利要求1的薄膜晶体管，其中以小于或等于40重量份的量包含所述热交联剂，基于100重量份所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物。
7.根据权利要求1的薄膜晶体管，其中以0.01-30重量份的量包含所述热交联剂，基于100重量份所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物。
8.根据权利要求1的薄膜晶体管，其中所述组合物进一步包括通过化学键合连接于所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物的纳米颗粒。
9.根据权利要求8的薄膜晶体管，其中所述纳米颗粒和所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物通过化学键合形成三维网络结构。
10.根据权利要求8的薄膜晶体管，其中所述纳米颗粒和所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物形成核-壳结构。
11.根据权利要求8的薄膜晶体管，其中所述纳米颗粒包括选自二氧化硅、二氧化钛、钛酸钡、氧化锆、硫酸钡、氧化铝、和氧化铪的至少一种。
12.根据权利要求8的薄膜晶体管，其中所述纳米颗粒以小于或等于40重量份的量存在，基于100重量份所述由化学式1表示的化合物的水解和缩合聚合的产物。
13.根据权利要求1的薄膜晶体管，其中所述组合物进一步包括选自光引发剂、光致产酸剂和分散剂的至少一种。
14.电子器件，其包括根据权利要求1-13任一项的薄膜晶体管。
15.根据权利要求14的电子器件，其中所述电子器件为选自固体照明器件、显示器件及其组合的至少一种。
16.根据权利要求15的电子器件，其中所述固体照明器件是选自半导体发光二极管、有机发光二极管、和聚合物发光二极管的至少一种，和其中所述显示器件是选自电子纸、液晶显示器、有机发光二极管显示器和量子点显示器的至少一种。
17.权利要求1的薄膜晶体管，其中所述半导体为有机半导体。
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