CN1863882A - 聚硅氧烷基电介质涂层和膜在光致电压中的应用 - Google Patents

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Abstract

一种在导电衬底上使用的电介质涂层，包括具有如下通式的聚硅氧烷组合物：[RxSiO (4－x)/2] n，其中x＝1－4，R包括甲基，或苯基，或氢基，或羟基或烷氧基或它们的组合(当1＜x＜4)。R也可以包括其它一价原子团，独立地选自烷基或芳基基团，芳基醚，烷基醚，烷基酰胺，芳基酰胺，烷基氨基和芳基氨基原子团。电介质涂层具有网状结构。同时也公开了一种光伏衬底，它包括具有电介质涂层的导电材料，该电介质涂层处于导电材料的表面上。

Description

聚硅氧烷基电介质涂层和膜在光致电压中的应用
技术领域
本发明涉及一种聚硅氧烷基电介质涂层和平面化涂层，本发明尤其涉及一种聚硅氧烷基电介质涂层在光致电压中的应用，在薄膜晶体管(TFT)包括有机薄膜晶体管(OTFT)中的应用，以及在发光二极管(LED)包括有机发光二极管(OLED)中的应用。
背景技术
半导体器件经常具有用于电学连接单独电路元件以形成集成电路(IC)的一组或多组图形的互连级。互连级通常被一层绝缘涂层或电介质涂层分隔。以前，利用化学气相沉积(CVD)或等离子体增强技术(PECVD)形成的氧化硅涂层是这类电介质涂层中最常使用的材料。然而，当电路元件的尺寸和这些元件之间的距离变小时，这种氧化硅涂层相对较高的介电常数不足以提供足够的电绝缘。特别是在光电池领域使用的半导体器件通常涉及能将太阳光直接转化为直流电电能的多层材料的开发。光伏器件或太阳能电池通常的结构是p-型和n-型半导体共同协作的夹层结构，其中n-型半导体材料具有多余的电子，p-型半导体材料具有多余的孔。这样一种结构，当在适当的位置放入电接触点时，形成工作的光伏电池。入射到光伏电池上的太阳光在p-型半导体中被吸收，产生电子/孔对。通过夹层p-型和n-型半导体产生的自然的内部电场，p-型材料中产生的电子流向n-型材料，并在n-型材料处收集电子，当在合适的闭合电路中使用同样的方法时，在结构相对的两侧之间形成直流电电流。
可以看到，薄膜光伏在工业和民用中的应用不断增加。但由于成本高和目前所使用的劳动密集型制造过程，其广泛应用受到了一定的限制。
薄膜基光伏，即非晶硅，碲化镉和铜铟联硒化物，由于使用了广泛应用于保护、装饰和功能性涂层的薄膜工业中的沉积技术，而提高了成本。铜铟镓联硒化物(CIGS)表现出生产高性能、低成本的薄膜光伏产品的潜能。
然而，CIGS工艺温度通常在550摄氏度范围(持续时间至少一小时)，限制了可以使用的衬底类型。通常使用的衬底如聚酰亚胺、玻璃和不锈钢，在CIGS工艺中使用也会有限制。聚酰亚胺衬底不能承受CIGS工艺的温度，而玻璃衬底当承受高温时，需要大量的加工设备和复杂的工艺控制以防止玻璃衬底破裂。不锈钢作衬底可以耐高温并且成本低，但其电介质性能不好，因而不支持用激光划片制造的太阳能电池单片集成。结果，不锈钢衬底限制了连续加工工艺的应用。因此，现有技术需要一种衬底既耐高温又具有良好的电介质性能，以用于roll toroll加工，同时也要支持衬底的单片集成。
对衬底的另一个要求是衬底的表面粗糙度。所需的表面粗糙度应低于50nm。用抛光技术很难达到这一要求。因此还需要衬底具有非常光滑的表面。
诸如金属箔之类柔韧坚固的衬底的应用正通过光伏市场进入柔韧的电子市场，用于制造大型电子设备和小型的电子元件。这些应用包括液晶显示(LCDs)，电子纸张产品概念(e-paper)，LEDs和OLEDs，结构等。传统上这些电子器件以玻璃衬底为基础，但由于电子市场朝着柔韧性的趋势发展，人们正在寻求坚固的箔衬底。这些器件需要一个电介质的平面化支撑。玻璃衬底具有这些性质，但诸如不锈钢或铝之类的金属箔不是绝缘的，并且要求全面抛光以获得光滑的表面。使用目前的抛光技术，表面粗糙度经常太高而在后续沉积层得到的表面不好。一些应用要求的表面粗糙度可以低到1nm(RMS)，用化学或机械方法对衬底进行抛光是不可能达到的。这样的应用需要使用电介质的、平面化的涂层。电介质涂层应在高温下保持稳定，因为大多数的后续沉积层(导电电极或化合物半导体)为使晶体生长需要高温。退火是沉积后使用的一个普通过程，对温度的要求和持续时间随器件的不同而有所变化。例如，多晶硅基器件如TFT需要的温度高达450℃，而非晶硅基器件通常需要的温度＜300℃。
因此需要在高温下稳定，平面化的、柔韧的电介质衬底，易于在roll to roll加工中使用。
发明内容
一种在导电衬底上使用的电介质涂层，包括具有如下通式的聚硅氧烷组合物：
[RxSiO(4-x)/2]n其中x＝1-4，R包括甲基，或苯基，或氢基，或羟基或烷氧基或它们的组合(当1＜x＜4)。R也可以包括其它一价原子团，独立地选自烷基或芳基基团，芳基醚，烷基醚，烷基酰胺，芳基酰胺，烷基氨基和芳基氨基原子团。电介质涂层具有网状结构。
也公开了一种光伏衬底，它包括具有电介质涂层的导电材料，该电介质涂层处于导电材料的表面上。电介质材料是具有如下通式的聚硅氧烷组合物：
[RxSiO(4-x)/2]n，其中x＝1-4，R包括甲基，或苯基，或氢基，或羟基或烷氧基或它们的组合(当1＜x＜4)。R也可以包括其它一价原子团，独立地选自烷基或芳基基团，芳基醚，烷基醚，烷基酰胺，芳基酰胺，烷基氨基和芳基氨基原子团。电介质涂层具有网状结构。
具体实施方式
本发明涉及一种在导电衬底上使用的电介质涂层，以及在其一面上使用了这种涂层的一种衬底材料。这种电介质涂层包括具有如下通式的聚硅氧烷组合物：[RSiO(4-x)/2]n，其中x＝1-4，R包括甲基，或苯基，或氢基，或羟基或烷氧基或它们的组合(当1＜x＜4)。R也可以包括其它一价原子团，独立地选自烷基或芳基基团，烷基酰胺，芳基酰胺，烷基氨基和芳基氨基原子团。电介质涂层优选具有网状结构。
在本发明的一个实施方案中，电介质涂层包括具有如下通式的硅倍半氧烷化合物：[RSiO3/2]n，其中R包括甲基，或苯基，或氢基，或羟基或烷氧基或它们的组合(当1＜x＜4)。R也可以包括其它一价原子团，独立地选自烷基或芳基基团，烷基酰胺，芳基酰胺，烷基氨基和芳基氨基原子团。硅倍半氧烷聚合物的例子有[HSiO3/2]n，[MeSiO3/2]n，[HSiO3/2]n[MeSiO3/2]m，其中m+n＝1；[PhSiO3/2]n[MeSiO3/2]m，m+n＝1；[PhSiO3/2]n[MeSiO3/2]m[PhMeSiO]p，m+n+p＝1。
在本发明的一个方案中，硅倍半氧烷聚合物包含硅烷醇单元[RSi(OH)xOy]，其中x+y＝3，并且该硅烷醇单元可用合适的有机硅氧烷进行硅烷基化，生成对应的硅烷基化的聚硅倍半氧烷。除了在涂层应用中聚合物的易加工性，应当用多高分子量的聚合物作为有效的电介质涂层并无限制，但是通常初始的硅倍半氧烷的数均分子量在380到12000范围内，更经常在4000范围内。例如，具有如下经验通式的聚硅倍半氧烷树脂：[PhSiO3/2]n[MeSiO3/2]m[PhMeSiO]p，m+n+p＝1，数均分子量为～200000时显示在不锈钢衬底上形成了一层非常有效的电介质涂层。本领域熟练技术人员认识到对于高分子量的聚合物由于它们的黏度较高，可能需要调整溶液配方，使润湿、涂层厚度和均匀度达到最佳。同样的，根据聚硅倍半氧烷中反应的官能团的数目，固化条件可能需要扩展到达到完全固化。
在本发明的一个方案中，硅倍半氧烷聚合物包括通式为[CH3SiO(3/2)]n的聚甲基硅倍半氧烷。
优选在水和由氧化的有机溶剂与烃溶剂组成的有机溶剂的两相系统中，其中烃溶剂可选择性地达到50％(体积)(按氧化的有机溶剂计)，通过水解甲基三卤代硅烷MeSiX3(Me＝甲基，X＝卤原子)并使得到的水解产物缩合，制备起始的聚甲基硅倍半氧烷。
合成聚甲基硅倍半氧烷树脂优选的方法具体说明如下：(1)形成一个由水(可选择性地包含一种具有缓冲能力的弱酸溶解盐或一种溶解的水溶性无机碱)和氧化的有机溶剂组成的两相系统，其中氧化的有机溶剂可选择性地含有仅仅50％(体积)的烃溶剂，将下面所述的(A)或(B)一滴一滴加入这个系统，使甲基三卤代硅烷水解，并使得到的水解产物发生缩合，其中：(A)是甲基三卤代硅烷MeSiX3(Me＝甲基，X＝卤原子)，(B)是通过将这样的甲基三卤代硅烷溶解于氧化的有机溶剂中得到的溶液，其中氧化的有机溶剂可选择性地含有仅仅50％(体积)的烃溶剂；(2)按照步骤(1)所述的相同的方法，但在这里是仅向水中滴加(B)中所述的溶液从而在两相系统中引起反应；(3)按照步骤(1)所述的相同的方法，但在这里是向空的反应釜中同时滴加水和(B)中描述的溶液从而在两相系统中引起反应。“X”，该甲基三卤代硅烷中的卤素，优选为溴或氯，更优选为氯。这里所使用的，形成水和有机溶剂的两相系统是指水和有机溶剂不可混溶，因此不能形成均匀溶液的状态。这包括通过使用低速搅拌保持分层状态-有机层和水层，以及通过强力搅拌产生悬浮液。
在本制备方法中使用的有机溶剂是一种氧化的有机溶剂，它能溶解甲基三卤代硅烷，虽然可能会表现出有些溶于水，但仍然能与水形成两相系统。有机溶剂可以含有达50％(体积)的烃溶剂。
使用大于50％(体积)的烃溶剂是不可行的，因为生成的凝胶产品的增加是以目标产物的产量为代价的。如果这种溶剂与水溶性无机碱的水溶液或与具有缓冲能力的弱酸盐的水溶液不相混溶，甚至可以使用可无限溶于水的有机溶剂。
氧化的有机溶剂的例子有，但并不限于，酮溶剂如甲基乙基酮、3-戊酮、甲基异丁基酮、乙酰丙酮、环己酮等；醚溶剂如二乙醚、二正丙基醚、二氧杂环己烷、二甘醇二甲基醚、四氢呋喃等；酯溶剂如乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸丁酯等：和醇溶剂如正丁醇、己醇等。前述过程中特别优选酮、醚和酯溶剂。氧化的有机溶剂也可采用上述中的两种或多种组成的混合物形式。
烃溶剂的例子有，但并不限于，芳香烃溶剂如苯、甲苯、二甲苯等；脂肪烃溶剂如己烷、庚烷等；和卤代烃溶剂如氯仿、三氯乙烯、四氯化碳等。有机溶剂使用的量并不严格，但优选在50至2000重量份数的范围对应每100重量份数的甲基三卤代硅烷。每100重量分数的甲基三卤代硅烷使用小于50重量份数的有机溶剂不能使起始的聚甲基硅倍半氧烷产物完全溶解。基于这种情况，通常获得高分子量的树脂聚合物。使用大于2000重量份数的有机溶剂能减缓甲基三卤代硅烷的水解和缩合。水使用的量也不严格，优选每100重量份数的甲基三卤代硅烷使用10至3000重量份数的水。
水解和缩合反应也可能使用完全无添加剂的水作为水相。这个系统很可能出产分子量提高了的聚甲基硅倍半氧烷产品，因为从氯代硅烷中产生的氯化氢促进了反应的进行。因此通过加入能控制酸度的水溶性无机碱或具有缓冲能力的弱酸盐，可以合成具有相对较低分子量的聚甲基硅倍半氧烷。
这种水溶性无机碱的例子有水溶性碱金属如锂、钠、钾、钙和镁的氢氧化物。具有缓冲能力的这种弱酸盐的例子有，但不限于，碳酸盐如钠、钾、钙和镁的碳酸盐；碳酸氢盐如钠和钾的碳酸氢盐；草酸盐如双草酸三氢钾；羧酸盐如酞酸氢钾和醋酸钠；磷酸盐如磷酸氢二钠和磷酸二氢钾；和硼酸盐如四硼酸钠。这些化合物的用量优选为1.8克当量对应三卤代硅烷分子中每1摩尔的卤原子。换句话说，优选的用量可达用来中和卤代硅烷完全水解时产生的卤化氢的量的1.8倍。使用较大的量有助于生成不溶性的凝胶。可以使用两种或多种水溶性无机碱的混合物和两种或多种缓冲弱酸盐的混合物，只要其总量在上面规定的用量范围内。
甲基三卤代硅烷水解反应池可以进行缓慢搅拌，搅拌速率保持在能使溶液分为两层(水相和有机溶剂)或进行剧烈搅拌以至于产生悬浮液。反应温度适合的范围从室温(20℃)到120℃，优选从约40℃到100℃。根据本发明的起始的聚甲基硅倍半氧烷可以包含少量单元，它们来源于可能在前体中存在的杂质，例如，不含甲基的低烷基单元，以R3SiO1/2为代表的单官能团单元，以R2SiO2/2为代表的双官能团单元，和以SiO4/2为代表的四官能团单元。经考虑，起始的聚甲基硅倍半氧烷含有OH基团和上述通式所示的其它基团。除了卤代硅烷作为制备甲基硅倍半氧烷和其它烷基硅倍半氧烷的原料，烷氧基硅烷也可以作为原料使用。烷氧基硅烷在催化剂量的酸或碱的协助下进行水解和缩合。当对羟基部位进行硅烷基化时，可以使用常规的硅烷基化技术。硅烷基“帽”的有机基团可以有反应活性或无反应活性。一般的例子有：取代和非取代的一价烃基团，例如，烷基如甲基、乙基和丙基；芳基如苯基；以及前述中卤素取代的有机基团。
在本发明的另一方案中，可以对硅倍半氧烷聚合物进行分馏，得到适当分子量的馏分，或者用各种增强填料(如二氧化硅、二氧化钛、铝硅酸盐黏土等)对硅倍半氧烷聚合物进行填充。在一优选的实施例中，这些增强剂由胶体二氧化硅微粒构成。胶体二氧化硅微粒直径尺寸在5至150毫微米的范围内，特别优选的尺寸为75毫微米和25毫微米。
增强填料优选经过表面处理，以提高与硅氧烷树脂基体的可配性和界面附着力。例如，胶体二氧化硅微粒表面上的羟基基团可以用有机硅烷基基团进行处理，通过与合适的硅烷或硅氧烷在酸性或碱性条件下进行反应来处理。适宜反应的硅烷或硅氧烷能包含的官能团例如：乙烯基、氢化物、烯丙基、芳基或其它不饱和基团。用作表面涂层特别优选的硅氧烷尤其包括六甲基二硅氧烷和四甲基二乙烯基二硅氧烷。
根据本发明的一个方案，可以将二氧化硅微粒与去离子水混合形成悬浮液，然后加入浓盐酸、异丙醇和硅氧烷或硅氧烷的混合物，以形成表面敷料的二氧化硅微粒。随后将上述混合物加热到70℃并搅拌30分钟。由于二氧化硅表面硅烷醇的硅烷基化，亲水的二氧化硅变成了疏水性，二氧化硅相随之从水相中分离出来。一旦发生分离，倾析出水层(异丙醇、水、过量的处理剂和HCl)。向倾析后的混合物中加入去离子水，洗涤处理过的二氧化硅。可以将这步重复一次以确保洗涤充分。向二氧化硅洗涤液中加入溶剂，并将混合液加热至回流得到共沸物残留的水和水溶性试剂。
在本发明的另一方案中，电介质涂层包括硅倍半氧烷共聚物，该硅倍半氧烷共聚物包括具有如下经验通式的单元：[RSi(OH)xOy)n(Si(OH)zOw)m]，其中x+y＝3；z+w＝4；和n+m＝1；通常R基团是选自烷基和芳基基团中的非官能团。适合的烷基基团包括甲基、乙基、异丙基、正丁基和异丁基基团。合适的芳基基团包括苯基基团。通常这些硅倍半氧烷共聚物通过在氧化溶剂中水解-缩合四烷氧基或四卤代硅烷和烷基硅烷来制备。四烷氧基硅烷一般为原硅酸四乙酯和原硅酸四甲酯。四卤代硅烷一般为四氯硅烷SiCl4，烷基硅烷一般为甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷以及其它。除了三官能团硅烷，双官能团和单官能团以及它们的混合物都能与四官能团硅烷一起用来制备这些预聚物。
在本发明的另一方案中，电介质涂层包括硅倍半氧烷共聚物，该硅倍半氧烷共聚物包括具有如下经验通式的单元：R1 aR2 bR3 cSiO(4-a-b-c)/2，其中：a是零或正数，b是零或正数，c是零或正数，且符合条件0.8≤(a+b+c)≤3.0，组分(A)每个分子平均至少有2个R1基团，且每个R1是独立地选自氢原子和具有脂肪族不饱和键的一价烃基团中的官能团，每个R2和每个R3是独立地选自非官能团和R1中的一价烃基团。R1优选为烯基基团如乙烯基或烯丙基。通常，R2和R3是选自烷基和芳基基团中的非官能团。合适的烷基基团包括甲基、乙基、异丙基、正丁基和异丁基基团。合适的芳基基团包括苯基基团。合适的硅倍半氧烷共聚物的例子有(PhSiO3/2).75(ViMe2SiO1/2).25，其中Ph是苯基基团，Vi代表乙烯基基团，Me代表甲基基团。
硅倍半氧烷共聚物可以与具有如下通式的含烃硅烷交联：HaR1 bSiR2SiR1 cHd，其中R1是一价烃基团，R2是二价烃基团，a和d≥1且a+b＝c+d＝3。通式HaR1 bSiR2SiR1 cHd虽然是本发明优选的，但并不排除其它氢化硅烷基化合物可以用作交联剂。特别是如上所述的通式，只是其中的R2为三价烃基团，也适合作为交联剂使用。交联剂其它的选择也可以是氢化硅烷基化合物的混合物。这种含烃硅烷的例子包括对-双(二甲基硅烷基)苯，可从Gelest公司(宾夕法尼亚，塔里镇)商业购买。
交联剂也可以是含硅-氢官能团的硅烷或硅氧烷，其中的硅-氢官能团与硅倍半氧烷共聚物的乙烯基基团发生交联。适合的硅烷和硅氧烷的例子包括二苯基硅烷和六甲基三硅氧烷。
在本发明的另一个方案中，聚氢化硅倍半氧烷组合物可以用作电介质涂层材料。通常在混合的溶剂系统中并有表面活性剂的存在下水解/缩合三氯硅烷(HSiCl3)或三烷氧基硅烷，来制备这些化合物。优选聚氢化硅倍半氧烷组合物经过分馏得到特定分子量范围的组合物，如美国专利5,063,267所述，在这里将其编入参考文献。
在本发明的另一个方案中，电介质涂层包括苯基-甲基硅氧烷树脂组合物，该组合物的制备是通过共同水解相应的氯代硅烷，之后用辛酸锌或不用辛酸锌进行稠化。适当的苯基-甲基硅氧烷化合物和制备它们的方法在美国专利2,830,968中已公开，因而将其编入参考文献。
电介质涂层可使用各种普通的涂层工艺来制备。可以是批量生产或连续化生产工艺。普通的实验室批量生产为画线法，即用各种尺寸的实验室标尺来生产预定厚度的涂层。一种普通的连续涂层工艺是照相凹版辊式法(gravure rollmethod)。
实施例
以下的实施例旨在向本领域熟练技术人员举例说明本发明，不应该理解为像附加的权利要求的一样，是对发明范围的限定。
实施例1
在本实施例中，电介质高温涂层是基于聚甲基硅倍半氧烷类材料的。这些材料是通过水解/缩合甲基三氯硅烷或甲基三烷氧基硅烷来制备的。
向含20％(重量)的硅烷醇官能团聚甲基硅倍半氧烷的MIBK溶液中加入0.1％(重量)的二辛酸锡(以树脂固体量计)作为催化剂。使用实验室涂层标尺#4(R.D.专业)，将该溶液涂布在不锈钢衬底上(不锈钢衬底用丙酮和甲苯洗涤)。涂层在空气中在100℃固化12小时，并在200℃固化3小时。用光学显微镜(opticalmicroscopy)、场致发射扫描式电子显微镜(field emission scanning electronmicroscopy)、原子力显微镜(atomic force microscopy)、profilometry和光谱反射干涉测量法(spectral reflection interferometry)来表征涂层。数据显示涂层是均匀的并有非常好的平面性。涂层的平均厚度为3.8微米，在5微米连续均匀的面积上它的平均表面粗糙度为0.9毫微米。经过冰点超薄切片(cryoscopicmicrotomy)后界面保持完整的事实显示出与衬底的附着力非常好。涂布后的衬底用于制造基于CIGS沉积技术的光伏电池器件，其功效比得上现行标准的任何器件。涂布后的衬底适合制造诸如光伏电池之类的器件，这类器件基于硅沉积技术或其它。涂布后的衬底也适合于制造柔韧的电池器件如发光器件，这类器件基于有机发光二极管或多晶硅薄膜晶体管技术。
实施例2
在这一实施例中，电介质高温涂层也是基于聚甲基硅倍半氧烷类材料。这种树脂与实施例1中使用的树脂区别在于，这种树脂仅包含起始聚合物总的分子量分布中的一预定部分。这部分是通过从起始大量聚合物的甲苯溶液中用乙腈溶剂沉淀而获得的。
在道康宁硅氧烷溶剂OS-30中制备40％(重量)的聚甲基硅倍半氧烷溶液。不用向溶液中加入固化催化剂。使用实验室涂层标尺#10(R.D.专业)把该溶液涂布在不锈钢衬底上(不锈钢衬底用丙酮和甲苯洗涤)。依照下面的固化循环固化涂层：100℃固化10分钟，200℃固化1小时，300℃固化30分钟。涂布后的衬底适合于制造例如光伏电池之类的器件，这类器件基于CIGS沉积技术或硅沉积技术或其它。涂布后的衬底也适合于制造柔韧的电池器件以及发光器件，这类器件基于有机发光二极管或多晶硅薄膜晶体管技术。
实施例3
在这一实施例中，电介质高温涂层是基于聚氢化硅倍半氧烷类材料。这些材料是通过在混合的溶剂系统中并有表面活性剂的存在下水解/缩合三氯代硅烷(HSiCl3)或三烷氧基硅烷来制备的，之后进行溶剂分馏，分离出分子量的特殊分布。
使用实验室涂层标尺#4(R.D.专业)把含20％(重量)的聚氢化硅倍半氧烷的MIBK溶液涂布在不锈钢衬底上(不锈钢衬底先用丙酮和甲苯洗涤)。涂层在100℃固化18个小时并在200℃固化3个小时，然后以约2℃/分钟的加热速率慢慢升至400℃，并保持在400℃30分钟。(在个别实验中当制备较大的样品时，将溶液浓度调整为18％(重量)，涂层用实验室标尺#3来制备。高温步骤允许延长到2个小时)。用光学显微镜、场致发射扫描式电子显微镜、原子力显微镜和profilometry来表征涂层。数据显示涂层是均匀的并有非常好的平面性。涂层的平均厚度约为1.2微米，在2微米连续均匀的面积上它的平均表面粗糙度为0.5毫微米。经过冰点超薄切片后界面保持完整的事实显示出与衬底的附着力非常好。涂布后的衬底用于制造基于CIGS沉积技术的光伏电池器件，其效果比得上现行标准。涂布后的衬底适合制造例如光伏电池之类的器件，这类器件基于硅沉积技术或其它。涂布后的衬底也适合于制造柔韧的电池器件以及发光器件，它们基于有机发光二极管或多晶硅薄膜晶体管技术。
实施例4
在这一实施例中，电介质高温涂层是基于商业道康宁苯基-甲基硅氧烷树脂组合物，DC-805。该树脂的制备是通过共水解相应的氯代硅烷，之后用辛酸锌或不用辛酸锌进行稠化来完成。
含60％(重量)DC-805树脂的二甲苯溶液混合于甲苯(36％(重量)的固体量)中，其中含0.1％(重量)的二辛酸锡(相对于树脂固体量)，使用实验室标尺#4(R.D.专业)把得到的溶液涂布在不锈钢衬底上(不锈钢衬底预先用甲苯洗涤)。涂层在空气中在100℃固化4个小时，紧接着在空气中在200℃固化4个小时。涂布后的衬底适合于制造例如光伏电池之类的器件，这类器件基于CIGS沉积技术或硅沉积技术或其它。涂布后的衬底也适合于制造柔韧的电池器件以及发光器件，这类器件基于有机发光二极管或多晶硅薄膜晶体管技术。
实施例5
在这一实施例中，电介质高温涂层是基于聚甲基硅倍半氧烷类材料，该材料中也含有填料例如胶体二氧化硅。
在连续搅拌的条件下，向含40％(重量)的聚甲基硅倍半氧烷的MIBK溶液中，其中该溶液含0.1％(重量)的二辛酸锡(以固体树脂的量计)，加入适量的在MEK中含30％(重量)胶体二氧化硅的悬浮液，形成由相等重量的胶体二氧化硅和聚甲基硅倍半氧烷组成的混合物。使用实验室涂层标尺#3(R.D.专业)把混合物涂布在不锈钢衬底上(不锈钢衬底用丙酮和甲苯洗涤)。涂层在空气中在100℃固化1小时并在200℃固化6小时。用光学显微镜、场致发射扫描式电子显微镜、原子力显微镜(AFM)和profilometry来表征涂层。数据显示涂层本身具有相对细致、均匀的质地。单个的、紧密填充的二氧化硅微粒尺寸为～130nm。涂层的平均厚度为～1.7微米，它的平均表面粗糙度为66.毫微米(通过profilometry测量得到的)，以及通过原子力显微镜测量得到28.9毫微米(在25微米连续面积上)。[Profilometry测量面积比AFM大得多，其结果能发映出碎片微粒的存在情况]。经过冰点超薄切片之后界面保持完整的事实显示出，与衬底的附着力非常好。涂布后的衬底适合于制造例如光伏电池之类的器件，这类器件基于CIGS沉积技术或硅沉积技术或其它。涂布后的衬底也适合于制造柔韧的电池器件以及发光器件，这类器件基于有机发光二极管或多晶硅薄膜晶体管技术。
虽然公开了优选的实施方案，但本领域的技术人员明白，各种改进、变体将会落入本发明的范围内。因此，应当研究下面的权利要求以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (18)

1.一种在导电衬底上使用的电介质涂层，包括：
具有如下通式的聚硅氧烷组合物：
[RSiO(4-x)/2]n其中x＝1-4，并且R包括选自甲基、苯基、氢基、羟基、烷氧基基团或上述组合中的基团，或一价原子团独立地选自烷基、芳基、烷基酰胺、芳基酰胺、烷基氨基基团和芳基氨基原子团(当1＜x＜4)；
所述的电介质涂层具有网状结构。
2.根据权利要求1的电介质涂层，其中聚硅氧烷组合物包括具有如下通式的硅倍半氧烷化合物：
[RSiO3/2]n，其中R包括选自甲基、苯基、氢基、羟基、烷氧基或上述组合中的基团，或一价原子团独立地选自烷基、芳基、烷基酰胺，芳基酰胺，烷基氨基基团和芳基氨基原子团(当1＜x＜4)。
3.根据权利要求2的电介质涂层，其中硅倍半氧烷化合物进一步包括具有如下通式的硅烷醇单元：[Rsi(OH)xOy]，其中x+y＝3，并且该硅烷醇单元可用合适的有机硅氧烷进行硅烷基化，生成相应的硅烷基化的聚硅倍半氧烷。
4.根据权利要求1的电介质涂层，其中聚硅氧烷组合物包括通式为[CH3SiO(3/2)]n的聚甲基硅倍半氧烷。
5.根据权利要求1的电介质涂层，其中聚硅氧烷组合物包括具有如下通式的硅倍半氧烷共聚物：
R1 aR2 bR3 cSiO(4-a-b-c)/2，其中：a是零或正数，b是零或正数，c是零或正数，且符合条件0.8≤(a+b+c)≤3.0，其中共聚物每个分子平均至少有2个R1基团，且每个R1是独立地选自氢原子和具有脂肪族不饱和键的一价烃基团中的官能团，每个R2和每个R3是独立地选自非官能团和R1中的一价烃基团。
6.根据权利要求5的电介质涂层，其中R1是烯基基团，并且R2和R3是选自烷基和芳基基团中的非官能团。
7.根据权利要求6的电介质涂层，其中R1选自乙烯基和烯丙基基团中。
8.根据权利要求6的电介质涂层，其中R2和R3选自甲基、乙基、异丙基、正丁基和异丁基基团中。
9.根据权利要求1的电介质涂层，其中聚硅氧烷组合物包括具有如下化学式的苯基-甲基硅氧烷化合物：
[(MeSiO3/2)0.25(PhSiO3/2)0.15(Ph2SiO)0.50。
10.一种衬底结构包括：
一种导电材料；
一种电介质涂层，处于导电材料的表面上，
所述的电介质涂层包括具有如下通式的聚硅氧烷组合物：
[RSiO(4-x)/2]n其中x＝1-4，并且R包括选自甲基、苯基、氢基、羟基、烷氧基基团或上述组合中的基团，或一价原子团独立地选自烷基、芳基、烷基酰胺、芳基酰胺、烷基氨基基团和芳基氨基原子团(当1＜x＜4)；
所述的电介质涂层具有网状结构。
11.根据权利要求10的衬底，其中聚硅氧烷组合物包括具有如下通式的硅倍半氧烷化合物：
[RSiO3/2]n，其中R包括选自甲基、苯基、氢基、羟基、烷氧基或上述组合中的基团，或一价原子团独立地选自烷基、芳基、烷基酰胺，芳基酰胺，烷基氨基基团和芳基氨基原子团(当1＜x＜4)。
12.根据权利要求11的衬底，其中硅倍半氧烷化合物进一步包括具有如下通式的硅烷醇单元：[Rsi(OH)xOy]，其中x+y＝3，并且该硅烷醇单元可用合适的有机硅氧烷进行硅烷基化，生成相应的硅烷基化的聚硅倍半氧烷。
13.根据权利要求10的衬底，其中聚硅氧烷组合物包括通式为[CH3SiO(3/2)]n的聚甲基硅倍半氧烷。
14.根据权利要求10的衬底，其中聚硅氧烷组合物包括具有如下通式的硅倍半氧烷共聚物：
R1 aR2 bR3 cSiO(4-a+b-c)/2，其中：a是零或正数，b是零或正数，c是零或正数，且符合条件0.8≤(a+b+c)≤3.0，其中共聚物每个分子平均至少有2个R1基团，且每个R1是独立地选自氢原子和具有脂肪族不饱和键的一价烃基团中的官能团，每个R2和每个R3是独立地选自非官能团和R1中的一价烃基团。
15.根据权利要求14的衬底，其中R1是烯基基团，并且R2和R3是选自烷基和芳基基团中的非官能团。
16.根据权利要求15的衬底，其中R1选自乙烯基和烯丙基基团中。
17.根据权利要求15的衬底，其中R2和R3选自甲基、乙基、异丙基、正丁基和异丁基基团中。
18.根据权利要求1的衬底，其中聚硅氧烷组合物包括具有如下化学式的苯基-甲基硅氧烷化合物：
[(MeSiO3/2)0.25(PhSiO3/2)0.15(Ph2SiO)0.50。
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