DE102011001642A1 - Preparing a polymer layer on a substrate, comprises providing the substrate, initiating the polymerization of a monomer with a free radical initiator and feeding a gaseous radical initiator to the substrate - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Polymerschicht auf einem Substrat, bei dem das Substrat bereitgestellt wird, bei dem ein Monomer, dessen Polymerisation mit einem radikalischen Initiator einleitbar ist, und ein gasförmiger radikalischer Initiator dem Substrat zugeführt werden. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer verschließbaren Reaktionskammer, einer Zuführung zum Zuführen eines Monomers, einer Zuführung zum Zuführen eines gasförmigen Initiators zum Auslösen einer Polymerisation, und einem Bereich für ein Substrat.The invention relates to a method for producing a polymer layer on a substrate, in which the substrate is provided, in which a monomer, the polymerization of which can be introduced with a free-radical initiator, and a gaseous radical initiator are fed to the substrate. Furthermore, the invention relates to an apparatus for carrying out the method according to the invention with a closable reaction chamber, a feed for supplying a monomer, a feed for supplying a gaseous initiator for initiating a polymerization, and a region for a substrate.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der
Nachteilig ist, dass für die Herstellung von elektronischen und/oder optoelektronischen Bauelementen oftmals das Abscheiden einer Folge unterschiedlicher anorganischer und/oder organischer Polymere notwendig ist und zusätzlich eine Strukturierung jeder einzelnen Schicht mittels Verfahren der optischen Lithografie oder Elektronenstrahllithografie durchgeführt werden muss, um die gewünschte Struktur und Funktionalität der Bauelemente zu erreichen. Bei der nachträglichen Strukturierung besteht die Gefahr, dass bereits abgeschiedene, deponierte Polymerschichten beschädigt und/oder in ihrer Integrität zerstört werden. Des Weiteren kann der gesamte Prozess zum Herstellen des Bauelementes sehr aufwendig und komplex sein, was zu hohen Kosten führt.The disadvantage is that for the production of electronic and / or optoelectronic components often the deposition of a sequence of different inorganic and / or organic polymers is necessary and additionally structuring of each individual layer by optical lithography or electron beam lithography method must be performed to the desired structure and to achieve functionality of the components. In the subsequent structuring there is a risk that already deposited, deposited polymer layers are damaged and / or destroyed in their integrity. Furthermore, the entire process for manufacturing the device can be very complicated and complex, which leads to high costs.
Es ist daher das der Erfindung zugrunde liegende Problem ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereit zu stellen, mit denen die Herstellung einer Polymerschicht verbessert und vereinfacht wird.It is therefore the problem underlying the invention to provide a method and a device of the type mentioned above, with which the production of a polymer layer is improved and simplified.
Das Problem wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem der radikalische Initiator als ein Teil in einer chemischen Verbindung enthalten ist, die als ein gasförmiger photolytischer Radikalinitiator zugeführt wird, und mit elektromagnetischer Strahlung einer vorgegebenen Wellenlänge der radikalische Initiator aus der chemischen Verbindung freigesetzt wird.The problem is solved by a method of the type mentioned in the introduction, wherein the radical initiator is contained as a part in a chemical compound which is supplied as a gaseous photolytic radical initiator, and with electromagnetic radiation of a predetermined wavelength of the radical initiator from the chemical compound is released.
Hierbei ist von Vorteil, dass der die Polymerisation auslösende radikalische Initiator nicht als solcher zugeführt und/oder in eine Reaktionskammer eingeleitet wird, wodurch die Polymerisation nicht unmittelbar über dem gesamten Substrat ausgelöst wird. Stattdessen wird eine Art Vorstufe des radikalischen Initiators, nämlich eine chemische Verbindung, die den radikalischen Initiator als ein Teil und/oder als ein Element umfasst, in Gestalt eines photolytischen Radikalinititators in einer Gasphase zugeführt und/oder in die Reaktionskammer eingeleitet. Erst wenn zusätzlich elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, mit einer für die Photolyse geeigneten Wellenlänge bereitgestellt wird, wird die chemische Verbindung gespalten und der radikalische Initiator freigesetzt. Erst hiernach wird die Polymerisation in Gang gesetzt. Dies ermöglicht es, die Polymerisation und die Entstehung der Polymerschicht ortsselektiv zu kontrollieren. Des Weiteren ist hierdurch Material bei der Herstellung von elektronischen und/oder optoelektronischen Bauelementen einsparbar.It is advantageous that the radical initiator initiating the polymerization is not supplied as such and / or introduced into a reaction chamber, whereby the polymerization is not triggered directly over the entire substrate. Instead, a kind of precursor of the radical initiator, namely a chemical compound comprising the radical initiator as a part and / or as an element, is supplied in the form of a photolytic radical initiator in a gas phase and / or introduced into the reaction chamber. Only when in addition electromagnetic radiation, in particular light, is provided with a wavelength suitable for the photolysis, the chemical compound is cleaved and released the radical initiator. Only then is the polymerization started. This makes it possible to selectively control the polymerization and the formation of the polymer layer. Furthermore, this material can be saved in the production of electronic and / or optoelectronic components.
Vorzugsweise ist der radikalische Initiator Teil einer gasförmigen chemischen Verbindung, die als photolytische Vorstufe des radikalischen Initiators zugeführt wird, und mit elektromagnetischer Strahlung einer vorgegebenen Wellenlänge der radikalische Initiator aus seiner Vorstufe freigesetzt wird. Somit wird der radikalische Initiator als eine Vorstufenverbindung oder als ein Precursor über das Substrat geleitet und mittels der Energie der vorgegebenen Wellenlänge wird der radikalische Initiator aus der Vorstufenverbindung oder seinem Precursor freigesetzt. Der radikalische Initiator kann ein Teil und/oder ein Element der Vorstufe und/oder der Vorstufenverbindung sein.Preferably, the radical initiator is part of a gaseous chemical compound which is supplied as a photolytic precursor of the free-radical initiator, and is released with electromagnetic radiation of a predetermined wavelength of the radical initiator from its precursor. Thus, the free radical initiator is passed over the substrate as a precursor compound or precursor, and by means of the energy of the given wavelength, the free radical initiator is released from the precursor compound or its precursor. The free radical initiator may be a part and / or an element of the precursor and / or the precursor compound.
Der gesamte Herstellungsprozess für ein solches Bauelement lässt sich deutlich vereinfachen. So kann beispielsweise auf eine nachfolgende Lithografie teilweise oder vollständig verzichtet werden. Zudem lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit anderen Methoden zur ortsselektiven Deposition, insbesondere in einem Herstellungsprozess, kombinieren. Hierdurch wird die Herstellung komplexer hybrider Bauelemente ohne weitere Herstellungsschritte ermöglicht. Bei hybriden Bauelementen werden beispielsweise anorganische Halbleiterelemente, insbesondere im Vakuum und ohne Kontamination mit weiteren Chemikalien, mit mindestens einer organischen Polymerschicht beschichtet. Somit sind bekannte Halbleitersysteme mit funktionalen Polymeren kombinierbar, wodurch neuartige Funktionalitäten realisierbar sind, wie beispielsweise chemische Stabilität, Schmutz- und Wasserabweisung oder Weißlichtemission, etc. Weiter lassen sich organische Halbleiterelemente, wie beispielsweise organische LEDs (OLEDs), einfacher herstellen.The entire manufacturing process for such a device can be significantly simplified. Thus, for example, a subsequent lithography can be omitted partially or completely. In addition, the method according to the invention can be combined with other methods for site-selective deposition, in particular in a production process. This allows the production of complex hybrid components without further manufacturing steps. In the case of hybrid components, for example, inorganic semiconductor elements, in particular in a vacuum and without contamination with other chemicals, are coated with at least one organic polymer layer. Thus, known semiconductor systems can be combined with functional polymers, as a result of which novel functionalities can be realized, such as, for example, chemical stability, dirt and water repellency or white light emission, etc. It is also possible to continue organic semiconductor elements, such as organic LEDs (OLEDs), easier to produce.
Die elektromagnetische Strahlung wird für eine bestimmte Zeitdauer, die insbesondere zum Ausbilden einer bestimmten Schichtdicke der Polymerschicht notwendig ist, bereitgestellt. Diese Zeitdauer beträgt in der Regel mehrere Minuten.The electromagnetic radiation is provided for a certain period of time, which is necessary in particular for forming a specific layer thickness of the polymer layer. This period of time is usually several minutes.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird ein für die Polymerschicht vorgesehener Bereich des Substrats mit einem Strahl der elektromagnetischen Strahlung der vorgegebenen Wellenlänge zum ortsselektiven Freisetzen des radikalischen Initiators bestrahlt. Lediglich dort, wo der Strahl, insbesondere Lichtstrahl, mit einer für die Photolyse geeigneten Wellenlänge auf den für die Ausbildung der Polymerschicht vorgesehenen Bereich des Substrats bzw. die Oberfläche des Substrats und/oder einer bereits auf dem Substrat abgeschiedenen Polymerschicht trifft, wird der radikalische Initiator aus der chemischen Verbindung freigesetzt. Hierdurch erfolgen die Polymerisation und die Entstehung der Polymerschicht kontrolliert und örtlich begrenzt. Es ist somit möglich, Polymere nur an den Orten auf einem Substrat und/oder einer anderen bereits vorhandenen Polymerschicht abzuscheiden, wo ihre Funktionalität benötigt wird. Das Monomer kann in Lösung auf das Substrat aufgebracht werden und anschließend mit einem geeigneten photolytischen Radikalinitiator in situ mittels Strahlung einer geeigneten Wellenlänge polymerisiert werden.According to a further embodiment, a region of the substrate provided for the polymer layer is irradiated with a beam of the electromagnetic radiation of the predetermined wavelength for the site-selective release of the radical initiator. Only where the beam, in particular the light beam, strikes the region of the substrate intended for the formation of the polymer layer or the surface of the substrate and / or a polymer layer already deposited on the substrate becomes the free-radical initiator released from the chemical compound. As a result, the polymerization and the formation of the polymer layer are controlled and localized. It is thus possible to deposit polymers only at the locations on a substrate and / or another pre-existing polymer layer where their functionality is needed. The monomer may be applied in solution to the substrate and then polymerized in situ with a suitable photolytic radical initiator by means of radiation of a suitable wavelength.
Vorzugsweise wird das Monomer in der Gasphase zugeführt. Durch das Zuführen eines gasförmigen Monomers wird das Verfahren vereinfacht. So kann das gasförmige Monomer beispielsweise gleichzeitig mit dem gasförmigen photolytischen Radikalinitiator, insbesondere als ein Gasgemisch, in die Reaktionskammer eingeleitet und/oder über die Oberfläche des Substrats geleitet werden. Vorzugsweise ist die Reaktionskammer als eine Vakuumkammer ausgebildet. Hierdurch werden Verunreinigungen vermieden.Preferably, the monomer is fed in the gas phase. By feeding a gaseous monomer, the process is simplified. Thus, for example, the gaseous monomer can be introduced into the reaction chamber simultaneously with the gaseous photolytic radical initiator, in particular as a gas mixture, and / or passed over the surface of the substrate. Preferably, the reaction chamber is formed as a vacuum chamber. As a result, impurities are avoided.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Polymerschicht isolierend oder leitfähig. Erst die ortsselektive Abscheidung isolierender und elektrisch leitfähiger Polymere ermöglicht die Herstellung von elektronischen und/oder optoelektronischen Bauelementen innerhalb einer einzigen Vorrichtung, insbesondere mittels weniger Verfahrensschritte. Vorzugsweise wird die leitfähige Polymerschicht mittels des radikalischen Initiators zum Erhöhen der elektrischen Leitfähigkeit dotiert. Insbesondere erfolgt die Polymerisation aufgrund des radikalischen Initiators und die Dotierung mittels des radikalischen Initiators gleichzeitig. Hierdurch wird eine erst nachfolgende Dotierung vermieden und die Anzahl der einzelnen, insbesondere nacheinander folgenden Verfahrensschritte, reduziert.According to a development, the polymer layer is insulating or conductive. Only the location-selective deposition of insulating and electrically conductive polymers allows the production of electronic and / or optoelectronic components within a single device, in particular by means of fewer process steps. Preferably, the conductive polymer layer is doped by means of the radical initiator to increase the electrical conductivity. In particular, the polymerization takes place simultaneously due to the radical initiator and the doping by means of the radical initiator. As a result, a subsequent subsequent doping is avoided and the number of individual, in particular successive steps, reduced.
Vorzugsweise werden das Substrat und/oder eine Reaktionskammer zum Abdampfen von unpolymerisierten Monomeren von der Oberfläche des Substrates auf eine vorgegebene Abdampftemperatur aufgeheizt. Hierdurch wird eine gegebenenfalls die gewünschte Funktionalität störende Verunreinigung des herzustellenden Bauelementes vermieden. Zudem kann für die Polymerisation ungenutztes Monomer einer Weiterverwendung zugänglich gemacht werden.Preferably, the substrate and / or a reaction chamber are heated to evaporate unpolymerized monomers from the surface of the substrate to a predetermined evaporation temperature. As a result, an optionally disturbing the desired functionality contamination of the component to be produced is avoided. In addition, unused monomer can be made available for further use for the polymerization.
Nach einer weiteren Ausführungsform werden für die Herstellung der Polymerschicht ungenutzte Gase aus der Reaktionskammer abgeführt, insbesondere abgepumpt. Hierdurch können die ungenutzten Gase und deren Bestandteile einer Weiterverwertung zugänglich gemacht werden. Zudem wird die Reaktionskammer nach dem Bilden einer ersten Polymerschicht von Gasen entleert, so dass anschließend mindestens ein anderes Gas und/oder Gasgemisch in die Reaktionskammer, insbesondere zum Ausbilden einer von der ersten Polymerschicht verschiedenen zweiten Polymerschicht, einleitbar ist.According to a further embodiment, unused gases are removed from the reaction chamber for the production of the polymer layer, in particular pumped out. As a result, the unused gases and their components can be made available for further utilization. In addition, the reaction chamber is emptied of gases after forming a first polymer layer, so that subsequently at least one other gas and / or gas mixture in the reaction chamber, in particular for forming a second polymer layer different from the first polymer layer, can be introduced.
Die vorstehend genannten Verfahrensschritte können nacheinander abfolgend oder gleichzeitig durchgeführt werden. Bei einem gleichzeitigem Einleiten des, insbesondere gasförmigen, Monomers, des gasförmigen photolytischen Radikalinitiators, der Bestrahlung mit Licht, der Dotierung, dem Abdampfen und/oder dem Abführen ungenutzter Gase lässt sich die Zeitdauer zum Herstellen einer Polymerschicht und/oder eines komplexen Bauelementes deutlich reduzieren. Vorzugsweise werden die vorgenannten Schritte zum Erzeugen beliebiger Schichtdicken und/oder zum Herstellen von elektronischen und/oder optoelektronischen Bauelementen mit geeignetem Monomer und geeignetem photolytischem Radikalinitiator wiederholt.The above-mentioned process steps can be carried out sequentially or simultaneously. With a simultaneous introduction of the, in particular gaseous, monomer, the gaseous photolytic radical initiator, the irradiation with light, the doping, the evaporation and / or the discharge of unused gases, the time for producing a polymer layer and / or a complex component can be significantly reduced. Preferably, the aforementioned steps for producing any desired layer thicknesses and / or for producing electronic and / or optoelectronic components with a suitable monomer and a suitable photolytic radical initiator are repeated.
Gemäß einer Weiterbildung wird als Monomer 3,4-Ethylendioxythiophen (EDOT), 3-Hexylthiophen (3HT), Styrol oder Methylmethacrylat (MMA) verwendet. Somit sind Monomere einsetzbar, die je nach gewünschter Funktionalität für die Herstellung elektrisch leitfähigen Polymers, beispielsweise bei 3,4-Ethylendioxythiophen (EDOT) oder 3-Hexylthiophen (3HT) als Monomer, oder isolierenden Polymers, beispielsweise bei Styrol oder Methylmethacrylat (MMA) als Monomer, geeignet sind.According to a further development, the monomer used is 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT), 3-hexylthiophene (3HT), styrene or methyl methacrylate (MMA). Thus, it is possible to use monomers which, depending on the desired functionality, are suitable for the production of electrically conductive polymer, for example 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) or 3-hexylthiophene (3HT) as monomer or insulating polymer, for example in the case of styrene or methyl methacrylate (MMA) Monomer, are suitable.
Weiter kann als photolytischer Radikalinitiator Dibutylperoxid oder eine halogenhaltige Verbindungen, insbesondere Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), Chloroform, n-Bromsuccinimid, Brombutan, Tetrabromkohlenstoff oder Dichlormethan, verwendet werden. Insbesondere für EDOT ist eine Dotierung wünschenswert, die mittels eines Halogens erreichbar ist. Die Dotierung kann nachträglich erfolgen, vorzugsweise erfolgt die Dotierung in-situ und/oder gleichzeitig mit der Polymerisation. In diesem Fall sind die verwendbaren Initiatoren zum Auslösen der Polymerisation halogenhaltige photolytische Radikalinitiatoren, insbesondere bestimmte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), Chloroform, n-Bromsuccinimid, Brombutan, Tetrabromkohlenstoff, Dichlormethan oder weitere kurzkettige halogenierte Kohlenwasserstoffe.Further, as a photolytic radical initiator dibutyl peroxide or a halogen-containing compounds, in particular chlorofluorocarbons (CFC), chloroform, n-bromosuccinimide, bromobutane, carbon tetrabromide or dichloromethane can be used. Especially for EDOT is one Doping which is achievable by means of a halogen desirable. The doping can take place subsequently, preferably the doping takes place in-situ and / or simultaneously with the polymerization. In this case, the initiators used to initiate the polymerization are halogen-containing photolytic radical initiators, in particular certain chlorofluorocarbons (CFCs), chloroform, n-bromosuccinimide, bromobutane, carbon tetrabromide, dichloromethane or other short-chain halogenated hydrocarbons.
Vorzugsweise liegt die vorgegebene Wellenlänge im ultravioletten (UV) Spektrum. Somit liegt die Wellenlänge in einem Bereich zwischen 1 nm und 380 nm. Dieser Wellenlängenbereich ist, insbesondere für halogenhaltige Verbindungen, in der Regel für die Photolyse bzw. Zersetzung des photolytischen Radikalinitiators geeignet. Das UV-Licht kann mittels eines UV-Lasers, insbesondere eines HeCd-Lasers mit einer Wellenlänge bei 325 nm, bereitgestellt werden. Mittels eines Lasers lassen sich bestimmte Strukturen der Polymerschicht besonders präzise herstellen. Somit sind beispielsweise Halogen-Atome ortsselektiv freisetzbar, wodurch der Polymerisationsprozess und/oder die Dotierung des entstehenden, insbesondere leitfähigen, Polymers kontrollierbar sind. Bei instabilen organischen photolytischen Radikalinitiatoren kann Licht, insbesondere ein Laser, mit einer Wellenlänge im sichtbaren Spektrum eingesetzt werden.Preferably, the predetermined wavelength is in the ultraviolet (UV) spectrum. Thus, the wavelength is in a range between 1 nm and 380 nm. This wavelength range is suitable, in particular for halogen-containing compounds, usually for the photolysis or decomposition of the photolytic radical initiator. The UV light can be provided by means of a UV laser, in particular a HeCd laser with a wavelength of 325 nm. By means of a laser, certain structures of the polymer layer can be produced particularly precisely. Thus, for example, halogen atoms are selectively releasable, whereby the polymerization process and / or the doping of the resulting, in particular conductive, polymer are controllable. In the case of unstable organic photolytic radical initiators, light, in particular a laser, having a wavelength in the visible spectrum can be used.
Gemäß einer Weiterbildung wird, insbesondere in der Reaktionskammer, ein Druck im Bereich vom Normaldruck bis etwa 1 mbar eingestellt. Die Abscheiderate des Polymers ist abhängig vom Druck. Somit wird ein für eine hinreichende Abscheiderate geeigneter Druck, insbesondere in einer Reaktionskammer, eingestellt. Bei einem Druck von 1 mbar ergibt sich eine typische Abscheiderate von weniger als 50 nm/h.According to a further development, in particular in the reaction chamber, a pressure in the range from normal pressure to about 1 mbar is set. The deposition rate of the polymer is dependent on the pressure. Thus, a pressure suitable for a sufficient deposition rate, in particular in a reaction chamber, is set. At a pressure of 1 mbar, a typical deposition rate of less than 50 nm / h results.
Vorzugsweise werden vom gasförmigen Monomer 10 ml/min bis 100 ml/min, insbesondere 10 ml/min, zugeführt. Vom gasförmigen photolytischen Radikalinitiator können etwa 100 ml/min zugeführt werden. Dies sind typische Größenordnungen des Materialflusses, die sich als vorteilhaft herausgestellt haben.Preferably, 10 ml / min to 100 ml / min, in particular 10 ml / min, are supplied from the gaseous monomer. From the gaseous photolytic radical initiator about 100 ml / min can be supplied. These are typical orders of magnitude of the material flow which have proven to be advantageous.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens hat ein Fenster zum Einkoppeln einer elektromagnetischen Strahlung einer vorgegebenen Wellenlänge in die Reaktionskammer zum Freisetzen eines radikalischen Initiators als ein Teil aus einer chemischen Verbindung in der Gestalt eines photolytischen Radikalinitiators. Mittels des Fensters lässt sich, beispielsweise mittels eines außerhalb der Reaktionskammer angeordneten Lasers, Strahlung einer geeigneten Wellenlänge in die Reaktionskammer einführen bzw. einkoppeln. Hierdurch lässt sich die Polymerisation ortsselektiv auslösen. Dabei ist die Lichtquelle jederzeit zugänglich. Dies ist insbesondere für das Ausrichten und/oder Positionieren des Strahls vorteilhaft, um beispielsweise eine bestimmte Struktur zu schreiben.The device according to the invention for carrying out the method according to the invention has a window for coupling an electromagnetic radiation of a predetermined wavelength into the reaction chamber for releasing a radical initiator as a part of a chemical compound in the form of a photolytic radical initiator. By means of the window, for example by means of a laser arranged outside the reaction chamber, radiation of a suitable wavelength can be introduced or coupled into the reaction chamber. As a result, the polymerization can be triggered in a location-selective manner. The light source is accessible at all times. This is advantageous in particular for the alignment and / or positioning of the beam, for example to write a specific structure.
Die Zuführungen können als ein Anschluss ausgebildet sein. Der Anschluss zum Einleiten des, insbesondere gasförmigen, Monomers und der Anschluss zum Einleiten des gasförmigen photolytischen Radikalinitiators in die Reaktionskammer können als ein einziger gemeinsamer Anschluss oder zwei separate Anschlüsse ausgebildet sein. Weiter kann die Vorrichtung eine Abführung und/oder einen weiteren Anschluss zum Abführen von unverbrauchten Gasen aufweisen.The feeds may be formed as a connection. The port for introducing the, in particular gaseous, monomer and the port for introducing the gaseous photolytic radical initiator into the reaction chamber may be formed as a single common port or two separate ports. Furthermore, the device can have a discharge and / or a further connection for discharging unused gases.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. Show it:
In einem Schritt S12 wird ein gasförmiges Monomer zugeführt bzw. in die Reaktionskammer eingeleitet. Hierbei wird ein gasförmiges Monomer verwendet, dessen Polymerisation durch einen radikalischen Initiator einleitbar ist. In einem Schritt S13 wird ein gasförmiger photolytischer Radikalinitiator zugeführt bzw. in die Reaktionskammer eingeleitet. Dieser photolytische Radikalinitiator ist eine chemische Verbindung, die den radikalischen Initiator als ein Teil enthält, das für die Polymerisation notwendig ist. Somit wird die Polymerisation durch die Einleitung des gasförmigen Monomers und des gasförmigen photolytischen Radikalinitiators zunächst nicht in Gang gesetzt.In a step S12, a gaseous monomer is supplied or introduced into the reaction chamber. In this case, a gaseous monomer is used whose polymerization can be initiated by a radical initiator. In a step S13, a gaseous photolytic radical initiator is fed or introduced into the reaction chamber. This photolytic radical initiator is a chemical compound containing the radical initiator as a part necessary for the polymerization. Thus, the polymerization is initially not initiated by the introduction of the gaseous monomer and the gaseous photolytic radical initiator.
In einem Schritt S14 wird ein Substratbereich mit elektromagnetischer Strahlung einer vorgegebenen Wellenlänge zum Freisetzen des radikalischen Initiators aus der chemischen Verbindung bestrahlt. Die Wellenlänge wird in Abhängigkeit von dem photolytischen Radikalinitiator so gewählt, dass die eingestrahlte Strahlung hinreichend Energie aufbringt, um die Bindung des photolytischen Radikalinitiators zu spalten, so dass der radikalische Initiator freigesetzt ist. Hierdurch wird in den Bereichen, in denen das Substrat mit der Strahlung bestrahlt wird, die Polymerisation ausgelöst. Hierdurch bildet sich in den von der Strahlung bestrahlten Bereichen auf dem Substrat eine Polymerschicht. In a step S14, a substrate region is irradiated with electromagnetic radiation of a predetermined wavelength for releasing the radical initiator from the chemical compound. The wavelength is chosen as a function of the photolytic radical initiator such that the incident radiation applies sufficient energy to cleave the bond of the photolytic radical initiator so that the free radical initiator is released. As a result, in the areas in which the substrate is irradiated with the radiation, the polymerization is triggered. As a result, a polymer layer is formed in the areas irradiated by the radiation on the substrate.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird sodann in einem Schritt S18 beendet. Alternativ können jedoch noch weitere Schritte S15, S16 und S17 vorgesehen sein.The method according to the invention is then terminated in a step S18. Alternatively, however, further steps S15, S16 and S17 may be provided.
In einem Schritt S15 wird die Polymerschicht dotiert, um bei einem leitfähigen Polymer eine bessere elektrische Leitfähigkeit zu erreichen. In einem Schritt S16 werden unpolymerisierte Monomere von dem Substrat abgedampft. Das Abdampfen erfolgt durch ein Erhitzen bzw. Erwärmen der Reaktionskammer und/oder des Substrats. Schließlich werden in einem Schritt S17 ungenutzte Gase aus der Reaktionskammer abgeführt.In a step S15, the polymer layer is doped to achieve a better electrical conductivity in a conductive polymer. In a step S16, unpolymerized monomers are evaporated from the substrate. The evaporation takes place by heating or heating the reaction chamber and / or the substrate. Finally, unused gases are removed from the reaction chamber in a step S17.
Die Schritte S12 bis S14 oder die Schritte S12 bis S17 können nacheinander oder mindestens teilweise gleichzeitig durchgeführt werden. Weiter können die Schritte S12 bis S14 oder die Schritte S12 bis S17 einen Zyklus bilden. Dieser Zyklus kann zum Ausbilden einer beliebigen Schichtdicke und/oder eines elektronischen und/oder optoelektronischen Bauelementes mehrfach hintereinander durchgeführt werden.The steps S12 to S14 or the steps S12 to S17 may be performed sequentially or at least partially simultaneously. Further, steps S12 to S14 or steps S12 to S17 may form one cycle. This cycle can be carried out repeatedly to form an arbitrary layer thickness and / or an electronic and / or optoelectronic component.
Nach
Gemäß
Anschließend wird die Reaktionskammer nach
Nach
Somit ergibt sich eine Struktur, die einer ZnO/Polystyrol/PEDOT-LED entspricht und der gemäß
Die Temperatur des Substrats
Für (P)EDOT steigt die Leitfähigkeit mit der Temperatur für das Substrat
Eine weitere Zuführung
An einer von dem Substrat
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der
Mittels der vorstehend beschriebenen Verfahren und der hierzu ausgebildeten Vorrichtung
By means of the methods described above and the device designed for this purpose
Die ortsselektive Deposition wird erreicht, in dem der radikalische Initiator, der die Polymerisation auslöst, in einer Vorstufe als gasförmiger photolytischer Radikalinitiator in die Reaktionskammer
Hierdurch wird Material bei der Herstellung eingespart und weitere aufwendige Prozessierungsschritte, wie beispielsweise die Lithografie, vermieden. Die Herstellung von hybriden Bauelementen, organischen Halbleiterelementen, aufwendigen dreidimensionalen Strukturen durch gezielte Abscheidung von Schichtfolgen wie beispielsweise Feldeffekttransistoren und/oder Licht emittierenden Strukturen wird deutlich vereinfacht. As a result, material is saved in the production and other complex processing steps, such as lithography avoided. The production of hybrid components, organic semiconductor elements, complex three-dimensional structures by targeted deposition of layer sequences such as field effect transistors and / or light-emitting structures is significantly simplified.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- S10S10
- Startbegin
- S11S11
- Substrat anordnenArrange substrate
- S12S12
- gasförmiges Monomer einleitenintroduce gaseous monomer
- S13S13
- gasförmigen photolytischen Radikalinitiator einleiteninitiate gaseous photolytic radical initiator
- S14S14
- Substratbereich mit Licht bestrahlenIrradiate substrate area with light
- S15S15
- Dotierungendowment
- S16S16
- Abdampfenevaporation
- S17S17
- Abführen ungenutzter gaseRemoval of unused gases
- S18S18
- EndeThe End
- 1010
- Substratsubstratum
- 1111
- Pfeilarrow
- 1212
- Gasgemischmixture of gases
- 1313
- Strahlbeam
- 1414
- Doppelpfeildouble arrow
- 1515
- Polymerschichtpolymer layer
- 1616
- Pfeilarrow
- 1717
- ZnO-NanodrähteZnO nanowires
- 1818
- Gasgemischmixture of gases
- 1919
- Polymerschichtpolymer layer
- 2020
- Gasgemischmixture of gases
- 2121
- Polymerschichtpolymer layer
- 2222
- Elektrischer KontaktElectric contact
- 2323
- Vorrichtungcontraption
- 2424
- Reaktionskammerreaction chamber
- 2525
- Zuführungfeed
- 2626
- Zuführungfeed
- 2727
- Abführungremoval
- 2828
- Fensterwindow
- 2929
- Laserlaser
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- US 7618680 B2 [0002] US 7618680 B2 [0002]
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