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

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. The radical initiator is present as a part in a chemical compound, which is fed as a gaseous photolytic radical initiator and is released with electromagnetic radiation of a predetermined wavelength of the radical initiator of the chemical compound. An independent claim is also included for a device comprising a sealable reaction chamber, a feeding device for supplying a monomer, a supply line for supplying a gaseous initiator for initiating the polymerization, and a region of a substrate, and a window for coupling electromagnetic radiation of a predetermined wavelength into the reaction chamber for releasing the radical initiator as a part of the chemical compound in the form of a photolytic radical initiator.

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 US 7,618,680 B2 bekannt. Hier wird mittels einer chemischen Gasphasenepitaxie in einer Reaktionskammer auf einer Oberfläche eines Substrats eine großflächige, homogene Polymerschicht abgeschieden. Im Einzelnen wird EDOT (3,4-Ethylendioxythiophen) als Monomer in der Gasphase gleichzeitig mit Brom-Gas als oxidierende Substanz über das Substrat geleitet. Hierdurch lassen sich hoch leitfähige Polymerschichten des Polymers PEDOT (Poly(3,4-ethylendioxythiophen)) mittels der CVD-Technik (CVD: chemical vapour deposition; chemische Gasphasenabscheidung) abscheiden.Such a method and such a device are known from US 7,618,680 B2 known. Here, a large-area, homogeneous polymer layer is deposited by means of a chemical vapor phase epitaxy in a reaction chamber on a surface of a substrate. Specifically, EDOT (3,4-ethylenedioxythiophene) as a monomer in the gas phase is passed over the substrate simultaneously with bromine gas as an oxidizing substance. As a result, highly conductive polymer layers of the polymer PEDOT (poly (3,4-ethylenedioxythiophene)) can be deposited by means of the CVD technique (CVD: chemical vapor deposition).

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:

1 ein Flussdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren, 1 a flow chart for a method according to the invention,

2a2c eine schematische Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens, 2a - 2c a schematic representation of a second method according to the invention,

3a3g eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens, und 3a - 3g a schematic representation of another method according to the invention, and

4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 a schematic representation of an apparatus for performing a method according to the invention.

1 zeigt ein Flussdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren. Mit einem Schritt S10 wird das Verfahren zum Herstellen einer Polymerschicht auf einem Substrat gestartet. In einem Schritt S11 wird das Substrat beispielsweise in einer verschließbaren Reaktionskammer angeordnet. Das Substrat kann eine planare oder poröse Oberfläche aufweisen. Als Material für das Substrat ist beispielsweise Glas oder Silizium einsetzbar. 1 shows a flow chart for a method according to the invention. In a step S10, the process for producing a polymer layer on a substrate is started. In a step S11, the substrate is arranged, for example, in a closable reaction chamber. The substrate may have a planar or porous surface. As a material for the substrate, for example, glass or silicon can be used.

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.

2a2c zeigen eine schematische Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens. 2a - 2c show a schematic representation of a second method according to the invention.

2a ist ein Substrat 10 zu entnehmen, dass in einer hier nicht näher dargestellten Reaktionskammer angeordnet ist. In die Reaktionskammer und den Raum über der Oberfläche des Substrats 10 wird gemäß Pfeil 11 ein Gasgemisch 12 eingeleitet. Das Gasgemisch 12 besteht aus gasförmigen Monomer, dessen Polymerisation mit einem radikalischen Initiator einleitbar ist. Weiter enthält das Gasgemisch 12 einen gasförmigen photolytischen Radikalinitiator. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Materialfluss des Monomers etwa 10 ml/min und des photolytischen Radikalinitiators etwa 100 ml/min. 2a is a substrate 10 can be seen that is arranged in a reaction chamber, not shown here. Into the reaction chamber and the space above the surface of the substrate 10 is according to arrow 11 a gas mixture 12 initiated. The gas mixture 12 consists of gaseous monomer whose polymerization with a radical initiator can be introduced. Next contains the gas mixture 12 a gaseous photolytic radical initiator. In the embodiment shown here, the material flow of the monomer is about 10 ml / min and the photolytic radical initiator about 100 ml / min.

2b zeigt das Substrat 10 mit dem Gasgemisch 12 gemäß 2a. Die Oberfläche des Substrats 10 wird mit einem Lichtstrahl 13 einer vorgegebenen Wellenlänge bestrahlt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Lichtstrahl 13 eine Wellenlänge von 325 nm und ist somit im UV-Bereich angesiedelt. Weiter wird der Lichtstrahl 13 mit einem hier nicht näher dargestellten Laser erzeugt. Mittels des Lasers wird ein bestimmter Bereich der Oberfläche des Substrats 10 bestrahlt. Hier handelt es sich um einen UV-Laser, nämlich einen HeCd-Laser. Der Lichtstrahl 13 wird mittels einer hier nicht näher gezeigten Positionierungseinrichtung, wie mit dem Doppelpfeil 14 angedeutet, entsprechend der gewünschten Struktur der Polymerschicht positioniert. 2 B shows the substrate 10 with the gas mixture 12 according to 2a , The surface of the substrate 10 is with a ray of light 13 irradiated a predetermined wavelength. In the embodiment shown here, the light beam 13 a wavelength of 325 nm and is thus located in the UV range. Next is the light beam 13 generated with a laser not shown here. By means of the laser becomes a certain area of the surface of the substrate 10 irradiated. This is a UV laser, namely a HeCd laser. The light beam 13 is by means of a positioning device not shown here in detail, as with the double arrow 14 indicated, positioned according to the desired structure of the polymer layer.

2c ist das Substrat 10 gemäß 2a und 2b nach der Beendigung der Bestrahlung mit dem Lichtstrahl 13 zu entnehmen. In dem Bereich der Oberfläche des Substrats 10, der von dem Lichtstrahl 13 bestrahlt wurde, hat sich eine Polymerschicht 15 gebildet. Das Gasgemisch 12 wird mittels einer hier nicht näher dargestellten Abpumpvorrichtung aus der Reaktionskammer, wie mit Pfeil 16 angedeutet, abgepumpt. 2c is the substrate 10 according to 2a and 2 B after the completion of the irradiation with the light beam 13 refer to. In the area of the surface of the substrate 10 by the light beam 13 has been irradiated, has become a polymer layer 15 educated. The gas mixture 12 is by means of a pumping device not shown here from the reaction chamber, as with arrow 16 indicated, pumped out.

3a3g zeigen eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem mit einem Verfahren nach 1 und 2a2c eine LED hergestellt wird. Gleiche Gegenstände wie bei 2a2c tragen die gleichen Bezugszeichen. Insoweit wird auch auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen. 3a - 3g show a schematic representation of another method according to the invention, in which by a method according to 1 and 2a - 2c an LED is made. Same items as at 2a - 2c bear the same reference numbers. In that regard, reference is also made to the preceding description.

3a ist ein Substrat 10 zu entnehmen, dessen Oberfläche mit einer Schicht Zinkoxid-(ZnO)-Nanodrähte 17 bedeckt ist. Ein Gasgemisch 18 wird, wie mit dem Pfeil 11 angedeutet, in die Reaktionskammer eingeleitet. Das Gasgemisch 18 enthält gasförmiges Styrol als Monomer und eine gasförmige halogenhaltige Verbindung, nämlich hier Chloroform, als photolytischen Radikalinitiator, wobei die beiden Gase gleichzeitig in die Reaktionskammer geführt werden. 3a is a substrate 10 whose surface is covered with a layer of zinc oxide (ZnO) nanowires 17 is covered. A gas mixture 18 becomes, as with the arrow 11 indicated, introduced into the reaction chamber. The gas mixture 18 contains gaseous styrene as a monomer and a gaseous halogen-containing compound, namely chloroform, as a photolytic radical initiator, wherein the two gases are simultaneously conducted into the reaction chamber.

Nach 3b wird die Oberfläche des Substrats 10 bzw. die Schicht aus ZnO-Nanodrähten 17 mit einem Lichtstrahl 13 einer vorgegebenen Wellenlänge bestrahlt. Der Lichtstrahl 13 wird mit einem hier nicht näher dargestellten Laser erzeugt. Der Lichtstrahl 13 wird mittels einer ebenfalls nicht näher gezeigten Positionierungseinrichtung, wie mit dem Doppelpfeil 14 angedeutet, entsprechend der gewünschten Struktur der zu erzeugenden Polymerschicht positioniert. Die Wellenlänge des Lichtstrahls 13 ist derart gewählt, dass der radikalische Initiator Chlor aus der chemischen Verbindung des photolytischen Radikalinitiators freigesetzt wird. Hierdurch wird die Polymerisation in Gang gesetzt.To 3b becomes the surface of the substrate 10 or the layer of ZnO nanowires 17 with a ray of light 13 irradiated a predetermined wavelength. The light beam 13 is generated by a laser not shown here. The light beam 13 is by means of a positioning device, also not shown in detail, as with the double arrow 14 indicated, positioned according to the desired structure of the polymer layer to be produced. The wavelength of the light beam 13 is selected so that the radical initiator chlorine is released from the chemical compound of the photolytic radical initiator. As a result, the polymerization is set in motion.

Gemäß 3c hat sich in dem Bereich der Oberfläche des Substrats 10 bzw. der ZnO-Nanodrähte 17, die von dem Lichtstrahl 13 bestrahlt wurden, eine Polymerschicht 19 aus Polystyrol gebildet. Das Gasgemisch 18 wird mittels einer hier nicht näher dargestellten Abpumpvorrichtung aus der Reaktionskammer, wie mit Pfeil 16 angedeutet, abgepumpt.According to 3c Has become in the area of the surface of the substrate 10 or the ZnO nanowires 17 that from the light beam 13 irradiated were, a polymer layer 19 made of polystyrene. The gas mixture 18 is by means of a pumping device not shown here from the reaction chamber, as with arrow 16 indicated, pumped out.

Anschließend wird die Reaktionskammer nach 3d mit einem Gasgemisch 20 befüllt. Das Gasgemisch 20 setzt sich aus gasförmigen EDOT als Monomer und gasförmigen Chloroform als photolytischen Radikalinitiator zusammen. Beide Gase werden gleichzeitig in die Reaktionskammer geführt.Subsequently, the reaction chamber after 3d with a gas mixture 20 filled. The gas mixture 20 is composed of gaseous EDOT as monomer and gaseous chloroform as photolytic radical initiator. Both gases are simultaneously fed into the reaction chamber.

Nach 3e wird die Oberfläche der Polymerschicht 19, die hier als ein Substrat 19 für eine weitere Polymerschicht dient, mit einem Lichtstrahl 13 einer vorgegebenen Wellenlänge bestrahlt. Der Lichtstrahl 13 wird erneut mit einem hier nicht näher dargestellten Laser erzeugt. Weiter wird der Lichtstrahl 13 mittels der Positionierungseinrichtung, wie mit dem Doppelpfeil 14 angedeutet, entsprechend der gewünschten Struktur der zu erzeugenden Polymerschicht verschoben. Die Wellenlänge des Lichtstrahls 13 ist zum Starten der Polymerisation wieder derart gewählt, dass der radikalische Initiator Chlor aus dem photolytischen Radikalinitiator freigesetzt wird.To 3e becomes the surface of the polymer layer 19 that is here as a substrate 19 serves for a further polymer layer, with a light beam 13 irradiated a predetermined wavelength. The light beam 13 is generated again with a laser not shown here. Next is the light beam 13 by means of the positioning device, as with the double arrow 14 indicated, according to the desired structure of the polymer layer to be generated shifted. The wavelength of the light beam 13 is again chosen to start the polymerization so that the radical initiator chlorine is released from the photolytic radical initiator.

3f ist das Substrat 10 und die Polymerschicht 19 nach Beendigung der Bestrahlung mit dem Lichtstrahl 13 zu entnehmen. In dem Bereich der Oberfläche der Polymerschicht 19, der von dem Lichtstrahl 13 bestrahlt wurde, hat sich eine weitere Polymerschicht 21 aus PEDOT gebildet. Das Gasgemisch 20 wird mittels der Abpumpvorrichtung aus der Reaktionskammer, wie mit Pfeil 16 angedeutet, abgepumpt. 3f is the substrate 10 and the polymer layer 19 after completion of the irradiation with the light beam 13 refer to. In the area of the surface of the polymer layer 19 by the light beam 13 has been irradiated, has become another polymer layer 21 formed from PEDOT. The gas mixture 20 is removed by means of the pumping device from the reaction chamber, as with arrow 16 indicated, pumped out.

Somit ergibt sich eine Struktur, die einer ZnO/Polystyrol/PEDOT-LED entspricht und der gemäß 3g ein elektrischer Kontakt 22 zuordenbar ist.This results in a structure corresponding to a ZnO / polystyrene / PEDOT LED and according to 3g an electrical contact 22 is assignable.

Die Temperatur des Substrats 10 bzw. der Polymerschicht 19 beeinflusst die Beweglichkeit der Monomere aus dem Gasgemisch 18, 20 auf dem Substrat 10 bzw. der Polymerschicht 19. Hierdurch wird zugleich die Qualität der entstehenden Polymerschicht 19 beeinflusst. Für Styrol hat sich eine Temperatur von weniger als 30°C als besonders vorteilhaft heraus gestellt. Ansonsten wird das Monomer Styrol zu leicht vom Substrat 10 desorbiert und es wird keine Polymerisation in Gang gesetzt. Bei den Schritten gemäß 3a bis 3c ist somit eine Substrat-Temperatur von weniger als 30°C vorgesehen.The temperature of the substrate 10 or the polymer layer 19 influences the mobility of the monomers from the gas mixture 18 . 20 on the substrate 10 or the polymer layer 19 , This will at the same time the quality of the resulting polymer layer 19 affected. For styrene, a temperature of less than 30 ° C has proven to be particularly advantageous. Otherwise, the monomer styrene gets too light from the substrate 10 desorbed and no polymerization is initiated. In the steps according to 3a to 3c Thus, a substrate temperature of less than 30 ° C is provided.

Für (P)EDOT steigt die Leitfähigkeit mit der Temperatur für das Substrat 10. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Temperatur von etwa 100°C herausgestellt. Diese Temperatur des Substrates 10 ist bei den Schritten gemäß 3d bis 3f vorgesehen.For (P) EDOT, the conductivity increases with the temperature for the substrate 10 , Particularly advantageous is a temperature of about 100 ° C has been found. This temperature of the substrate 10 is in the steps according to 3d to 3f intended.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 23 zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung 23 umfasst eine Reaktionskammer 24, in der ein Substrat 10 angeordnet ist. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Reaktionskammer 24 als eine Vakuumkammer 24 ausgebildet. Weiter sind eine erste Zuführung 25 in der Ausbildung eines ersten Anschlusses 25 zum Einleiten eines gasförmigen Monomers und eine zweite Zuführung 26 in der Ausbildung eines zweiten Anschlusses 26 zum Einleiten eines gasförmigen photolytischen Radikalinitiators in die Reaktionskammer 24 vorgesehen. In einer alternativen Ausführungsform können der erste Anschluss 25 und der zweite Anschluss 26 auch in einem gemeinsamen Anschluss zusammengefasst sein. 4 shows a schematic representation of a device 23 for carrying out a method according to the invention. The device 23 includes a reaction chamber 24 in which a substrate 10 is arranged. In the embodiment shown here, the reaction chamber 24 as a vacuum chamber 24 educated. Next are a first feeder 25 in the training of a first connection 25 for introducing a gaseous monomer and a second feed 26 in the training of a second connection 26 for introducing a gaseous photolytic radical initiator into the reaction chamber 24 intended. In an alternative embodiment, the first port 25 and the second connection 26 also be summarized in a common connection.

Eine weitere Zuführung 27 in der Gestalt eines weiteren Anschlusses 27 ist zum Abführen von ungenutzten Gasen aus der Reaktionskammer 24 vorgesehen. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Anschluss 27 an einer von den Anschlüssen 25, 26 abgewandt liegenden Seite der Reaktionskammer 24 positioniert.Another feeder 27 in the form of another connection 27 is for removing unused gases from the reaction chamber 24 intended. In the embodiment shown here is the connection 27 at one of the terminals 25 . 26 remote side of the reaction chamber 24 positioned.

An einer von dem Substrat 10 abgewandt liegenden Seite der Reaktionskammer 24 bzw. dem Substrat 10 gegenüber ist ein Fenster 28 in eine Wand der Reaktionskammer 24 eingelassen. Mittels des Fensters 28 ist ein Strahl 13 eines außerhalb der Reaktionskammer 24 angeordneten Lasers 29 in die Reaktionskammer 24 einkoppelbar. Hierbei trifft der Strahl 13 auf die Oberfläche des Substrats 10.At one of the substrate 10 remote side of the reaction chamber 24 or the substrate 10 opposite is a window 28 in a wall of the reaction chamber 24 admitted. By means of the window 28 is a ray 13 one outside the reaction chamber 24 arranged laser 29 in the reaction chamber 24 be coupled. This is where the beam hits 13 on the surface of the substrate 10 ,

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der 1 bis 4 näher erläutert:
Mittels der vorstehend beschriebenen Verfahren und der hierzu ausgebildeten Vorrichtung 23 ist eine ortsselektive Deposition von Polymeren aus der Gasphase realisierbar. Die Polymerschichten 15, 19, 21 werden nur an den Orten auf dem Substrat 10 und/oder der Polymerschicht 19 abgeschieden, wo diese für die vorgesehen Funktionalität benötigt wird.
The invention will be described below with reference to FIG 1 to 4 explained in more detail:
By means of the methods described above and the device designed for this purpose 23 is a site-selective deposition of polymers from the gas phase feasible. The polymer layers 15 . 19 . 21 will only be at the places on the substrate 10 and / or the polymer layer 19 separated, where this is needed for the intended functionality.

Die ortsselektive Deposition wird erreicht, in dem der radikalische Initiator, der die Polymerisation auslöst, in einer Vorstufe als gasförmiger photolytischer Radikalinitiator in die Reaktionskammer 24 eingeleitet wird. Lediglich dort, wo ein Strahl 13 einer elektromagnetischen Strahlung mit einer für die Photolyse geeigneten Wellenlänge auf die Oberfläche des Substrats 10 und/oder der Polymerschicht 19 trifft, wird der radikalische Initiator freigesetzt. Somit erfolgt die Polymerisation kontrolliert und örtlich begrenzt.The site-selective deposition is achieved in which the radical initiator which initiates the polymerization in a precursor as a gaseous photolytic radical initiator in the reaction chamber 24 is initiated. Only there, where a ray 13 an electromagnetic radiation having a wavelength suitable for the photolysis on the surface of the substrate 10 and / or the polymer layer 19 meets, the radical initiator is released. Thus, the polymerization takes place in a controlled and localized manner.

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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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 7618680 B2 [0002] US 7618680 B2 [0002]

Claims (10)

Verfahren zum Herstellen einer Polymerschicht (15, 19, 21) auf einem Substrat (10), bei dem das Substrat (10) bereitgestellt wird, bei dem ein Monomer, dessen Polymerisation mit einem radikalischen Initiator einleitbar ist, und ein gasförmiger radikalischer Initiator dem Substrat (10) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass 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.Method for producing a polymer layer ( 15 . 19 . 21 ) on a substrate ( 10 ), in which the substrate ( 10 ), in which a monomer whose polymerization with a free-radical initiator can be introduced, and a gaseous radical initiator are added to the substrate ( 10 ), characterized in that the radical initiator is contained as a part in a chemical compound supplied as a gaseous photolytic radical initiator, and with electromagnetic radiation of a predetermined wavelength the radical initiator is released from the chemical compound. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein für die Polymerschicht (15, 19, 21) vorgesehener Bereich des Substrats (24) mit einem Strahl (13) der elektromagnetischen Strahlung der vorgegebenen Wellenlänge zum ortsselektiven Freisetzen des radikalischen Initiators bestrahlt wird, wobei vorzugsweise das Monomer in der Gasphase zugeführt wird.Method according to claim 1, characterized in that one for the polymer layer ( 15 . 19 . 21 ) provided area of the substrate ( 24 ) with a beam ( 13 ) is irradiated to the electromagnetic radiation of the predetermined wavelength for the site-selective release of the radical initiator, wherein preferably the monomer is supplied in the gas phase. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerschicht (15, 19, 21) isolierend oder leitfähig ist, wobei vorzugsweise die leitfähige Polymerschicht (15, 19, 21) mittels des radikalischen Initiators zum Erhöhen der elektrischen Leitfähigkeit dotiert wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the polymer layer ( 15 . 19 . 21 ) is insulating or conductive, wherein preferably the conductive polymer layer ( 15 . 19 . 21 ) is doped by means of the radical initiator to increase the electrical conductivity. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10) und/oder eine Reaktionskammer (24) zum Abdampfen von unpolymerisierten Monomeren von der Oberfläche des Substrates (10) auf eine vorgegebene Abdampftemperatur aufgeheizt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate ( 10 ) and / or a reaction chamber ( 24 ) for evaporating unpolymerized monomers from the surface of the substrate ( 10 ) are heated to a predetermined evaporation temperature. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung der Polymerschicht (15, 19, 21) ungenutzte Gase aus einer Reaktionskammer (24) abgeführt, insbesondere abgepumpt, werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the production of the polymer layer ( 15 . 19 . 21 ) unused gases from a reaction chamber ( 24 ) are discharged, in particular pumped out, be. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Monomer 3,4-Ethylendioxythiophen (EDOT), 3-Hexylthiophen (3HT), Styrol oder Methylmethacrylat (MMA) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT), 3-hexylthiophene (3HT), styrene or methyl methacrylate (MMA) is used as the monomer. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als photolytischer Radikalinitiator Dibutylperoxid oder halogenhaltige Verbindungen, insbesondere Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), Chloroform, n-Bromsuccinimid, Brombutan, Tetrabromkohlenstoff oder Dichlormethan, verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that dibutyl peroxide or halogen-containing compounds, in particular chlorofluorocarbons (CFC), chloroform, n-bromosuccinimide, bromobutane, carbon tetrabromide or dichloromethane, is used as the photolytic radical initiator. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Wellenlänge im ultravioletten (UV) Spektrum liegt, wobei vorzugsweise das UV-Licht mittels eines UV-Lasers, insbesondere eines HeCd-Lasers mit einer Wellenlänge bei 325 nm, bereitgestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the predetermined wavelength is in the ultraviolet (UV) spectrum, wherein preferably the UV light by means of a UV laser, in particular a HeCd laser with a wavelength at 325 nm, is provided. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere in der Reaktionskammer (24), ein Druck im Bereich vom Normaldruck bis etwa 1 mbar eingestellt wird, und/oder dass vom gasförmigen Monomer 10 ml/min bis 100 ml/min, insbesondere 10 ml/min, und vom gasförmigen photolytischen Radikalinitiator etwa 100 ml/min zugeführt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in particular in the reaction chamber ( 24 ), a pressure ranging from normal pressure to about 1 mbar is set, and / or that from the gaseous monomer 10 ml / min to 100 ml / min, in particular 10 ml / min, and the gaseous photolytic radical initiator about 100 ml / min are supplied , Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer verschließbaren Reaktionskammer (24), einer Zuführung (25) zum Zuführen eines Monomers, einer Zuführung (26) zum Zuführen eines gasförmigen Initiators zum Auslösen der Polymerisation, und einem Bereich für ein Substrat (10), gekennzeichnet durch ein Fenster (28) zum Einkoppeln einer elektromagnetischen Strahlung einer vorgegebenen Wellenlänge in die Reaktionskammer (24) zum Freisetzen eines radikalischen Initiators als ein Teil aus einer chemischen Verbindung in der Gestalt eines photolytischen Radikalinitiators.Device for carrying out the method according to one of the preceding claims with a closable reaction chamber ( 24 ), a feeder ( 25 ) for feeding a monomer, a feed ( 26 ) for supplying a gaseous initiator for initiating the polymerization, and a region for a substrate ( 10 ), characterized by a window ( 28 ) for coupling an electromagnetic radiation of a predetermined wavelength into the reaction chamber ( 24 ) for releasing a radical initiator as a part of a chemical compound in the form of a photolytic radical initiator.
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