FR2994395A1 - Traitement de surface d'une couche en un materiau fluore pour la rendre hydrophile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de traitement pour rendre hydrophile une surface d'une couche en un matériau fluoré, un procédé de dépôt d'une couche en un matériau métallique ou semi-conducteur sur la surface d'une couche en un matériau fluoré, ainsi qu'un dispositif comprenant une couche en un matériau fluoré, dont une surface a été traitée par le procédé de traitement de l'invention, et une couche en un matériau métallique. Le procédé de l'invention comprend une étape a) de dépôt d'une couche d'un (oxo)hydroxyde d'un élément du groupe des métaux alcalino-terreux ou du groupe II ou III du tableau périodique des éléments ou d'une terre rare ou d'un mélange de ceux-ci, sur ladite surface. Le procédé de l'invention trouve application dans le domaine de l'électronique, en particulier.
Description
L'invention concerne un procédé de traitement pour rendre hydrophile une surface d'une couche en un matériau fluoré, un procédé de dépôt d'une couche en un matériau métallique ou semi-conducteur sur la surface d'une couche en un matériau fluoré, ainsi qu'un dispositif comprenant une couche en un matériau fluoré, dont une surface a été traitée par le procédé de traitement de l'invention, et une couche en un matériau métallique. De nombreux dispositifs comprennent des couches en un matériau fluoré tel qu'un polymère fluoré (également appelé ici fluoropolymère) ou en un matériau contenant au moins un atome de fluor.
Par exemple, les fluoropolymères sont utilisés dans la fabrication de composants électroniques tels que les transistors organiques, pour l'isolation électrique, ou dans la fabrication de pièces mécaniques soumises à des conditions extrêmes d'utilisation, en termes de température ou d'agressivité de solvants. Dans le cas particulier de l'électronique organique, les 15 fluoropolymères, et notamment le Cytop®, qui est un polymère fluoré, présentent des propriétés particulièrement adaptées pour constituer le matériau diélectrique de la grille d'un transistor ou d'une capacité ou encore les couches d'encapsulations utilisées dans ce domaine. Toutefois, l'utilisation de tels matériaux fluorés, en particulier de tels 20 polymères fluorés, qui sont hydrophobes, pose un problème, à la connaissance des inventeurs non résolu à ce jour : lorsque l'on veut déposer d'autres couches en d'autres matériaux sur la couche de matériau fluoré préalablement déposée en couche mince, il est impossible de déposer par voie humide ces couches, que ce soit par la méthode dite "à la tournette" (« spin coating » en anglais) ou par diverses méthodes d'impression. 25 Il est également impossible de coller entre elles deux pièces en fluoropolymères, ou de coller un matériau plastique sur un fluoropolymère. Ceci rend donc très délicate la fabrication de dispositifs complexes comprenant différents éléments indispensables à leur fonctionnement. C'est par exemple le cas pour un transistor complet, dans lequel la mise en place du matériau 30 diélectrique (le matériau fluoré) requiert des étapes ultérieures de fabrication. Le brevet FR 2 919 521 propose un dispositif comprenant une couche en polymère fluoré dont une partie au moins de la surface est recouverte d'un polymère comportant au moins une fonction fluorée et au moins une fonction acide ou base et formant une couche d'accroche sur ledit polymère fluoré, ladite couche d'accroche étant recouverte par une autre couche. Cependant, la couche d'accroche est en un matériau conducteur ionique qui perturbe le bon fonctionnement du transistor. L'invention vise à fournir un procédé qui permette de rendre hydrophile la couche naturellement hydrophobe d'un matériau fluoré, afin de permettre le dépôt d'autres couches sur cette couche en matériau fluoré. A cet effet, l'invention propose un procédé de traitement pour rendre hydrophile une surface d'une couche en un matériau fluoré caractérisé en ce qu'il comprend une étape a) de dépôt d'une couche d'un (oxo)hydroxyde d'un élément du groupe des métaux alcalino-terreux ou du groupe II ou du groupe III du tableau périodique des éléments ou d'une terre rare, ou d'un mélange de ceux-ci sur ladite surface.
De préférence, à l'étape a), on dépose un (oxo)hydroxyde d'un élément choisi parmi le béryllium, le magnésium, le calcium, le strontium, l'indium, le baryum, le radium, l'aluminium, le zinc, le scandium, l'yttrium, et les mélanges de ceux-ci. Plus préférablement, à l'étape a), ledit élément est du magnésium ou de l'aluminium et on dépose un hydroxyde de magnésium Mg(OH)2 ou un hydroxyde d'aluminium Al(OH)3. Encore de préférence, l'épaisseur de la couche en (oxo)hydroxyde est comprise entre 10 nui et 1 Jim, plus préférablement, cette épaisseur est comprise entre 10 et 300 nui, inclus. Encore plus préférablement, elle est égale à 50 nm.
Selon un premier mode de mise en oeuvre du procédé de traitement de l'invention, l'étape a) de dépôt sur ladite surface est une étape d'hydrolyse, sur ladite surface, d'un sel dudit élément. Lorsque l'élément est le magnésium, de préférence ledit sel est du MgC12 et l'hydrolyse est effectuée à pH 9.
Selon un second mode de mise en oeuvre du procédé de traitement de l'invention, l'étape a) est une étape de dépôt dudit (oxo)hydroxyde dudit élément en suspension dans un solvant.
Dans ce second mode de réalisation, de préférence, ladite suspension est un sol colloïdal dudit (oxo)hydroxyde dudit élément. De préférence, la couche en un matériau fluoré est une couche en un polymère fluoré ou en silane fluoré.
L'invention propose également un procédé de dépôt d'une couche en un matériau choisi parmi un matériau métallique, un matériau conducteur d'électricité, un matériau semi-conducteur et un matériau isolant, sur la surface d'une couche en un matériau fluoré, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de traitement de ladite surface de la couche en un matériau fluoré pour la rendre hydrophile, par le procédé selon l'invention, suivie d'une étape de dépôt de ladite couche en un matériau métallique, ou conducteur d'électricité, ou semi-conducteur, ou isolant. De préférence, dans ce procédé, le matériau est un matériau métallique choisi parmi l'argent, le chrome, l'or, le titane, l'aluminium, le platine, le palladium, le cuivre, le nickel, le molybdène, une encre conductrice, en particulier comprenant des nanoparticules métalliques. Lorsque le matériau est un matériau conducteur d'électricité métallique, il est de préférence choisi parmi un polymère conducteur, tel que le PEDOT/PSS : poly(3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT) / poly(styrène sulfonate) de sodium (PSS), la polyaniline, les oxydes métalliques conducteurs choisis parmi l'ITO (indium-étain-oxyde), PAZO (alliage conducteur d'oxyde d'aluminium et de zinc), le W03 (oxyde de tungstène), les nanotubes de carbone, le graphène, les mélanges argent/graphène, ou encore, les mélanges cuivre/graphène. L'invention propose aussi un dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une couche en un matériau fluoré dont une surface est revêtue d'une couche en (oxo)hydroxyde d'un élément choisi dans le groupe des métaux alcalino-terreux ou du groupe II ou du groupe III du tableau périodique des éléments, ou d'une terre rare, et une couche en un matériau choisi parmi un matériau métallique, un matériau conducteur d'électricité, un matériau semi-conducteur, et un matériau isolant, déposée sur la surface de la couche en (oxo)hydroxyde non en contact avec la couche en un matériau fluoré. De préférence, dans le dispositif de l'invention, l'(oxo)hydroxyde est un (oxo)hydroxyde d'un élément choisi parmi le béryllium, le magnésium, le calcium, le strontium, l'indium, le baryum, le radium, l'aluminium, le zinc, le scandium, l'yttrium, et les mélanges de ceux-ci. Plus préférablement, l'(oxo)hydroxyde est un hydroxyde de magnésium Mg(OH)2 ou un hydroxyde d'aluminium A1(OH)3.
De préférence, dans le dispositif de l'invention, l'épaisseur de la couche en (oxo)hydroxyde est comprise entre 10 et 300 nm, inclus. De préférence, elle est égale à 50 nm. Toujours de préférence, la couche en un matériau fluoré est une couche en un polymère fluoré ou en un silane fluoré.
Quant à la couche en un matériau métallique, elle est de préférence en un matériau choisi parmi l'argent, le chrome, l'or, le titane, l'aluminium, le platine, le palladium, le cuivre, le nickel, le molybdène, une encre conductrice, en particulier comprenant des nanoparticules métalliques. Quant à la couche en un matériau conducteur d'électricité, elle est de préférence en un matériau choisi parmi un polymère conducteur tel que PEDOT/PSS : poly(3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT) / poly(styrène sulfonate) de sodium (PSS), la polyaniline, les oxydes métalliques conducteurs choisis parmi PITO (indium-étain-oxyde), l'AZO (alliage d'oxyde d'aluminium et de zinc), le W03 (oxyde de tungstène), les nanotubes de carbone, le graphène, les mélanges argent/graphène, ou encore, les mélanges cuivre/graphène. Un dispositif préféré selon l'invention est un transistor organique. L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative qui suit et qui est faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente schématiquement la structure d'un transistor organique avant le dépôt de la grille, - la figure 2 représente le transistor de la figure 1 en cours de traitement par le procédé de l'invention avant le dépôt de la grille, - la figure 3 représente schématiquement le transistor obtenu après le traitement réalisé comme montré en figure 2, - la figure 4 représente le transistor de la figure 3 avec la grille déposée, - la figure 5 représente l'augmentation de l'épaisseur de la couche obtenue lors du traitement de la surface d'un polymère fluoré par le procédé de l'invention, en fonction du temps, - la figure 6 montre une photographie prise au microscope optique à 5 un grossissement x 5 de la surface d'une couche en un polymère fluoré, le Cytop®, de l'art antérieur sur laquelle une électrode a été imprimée avec une encre à l'argent, - la figure 7 montre une photographie prise au microscope optique à un grossissement x 5 de la surface d'une couche en un polymère fluoré, le Cytop®, traitée selon l'invention, sur laquelle une électrode a été imprimée avec une encre à 10 l'argent, et - la figure 8 représente la variation de la tension de grille, Vg, en volt, d'un transistor de l'art antérieur et d'un transistor selon l'invention. Pour permettre le dépôt de couches, en particulier en un matériau métallique ou en un matériau conducteur d'électricité ou en un matériau semi- 15 conducteur, ou un matériau isolant, sur la surface d'une couche en un matériau fluoré, l'invention propose de recouvrir la surface de la couche en un matériau fluoré à l'aide d'une couche additionnelle dite couche "d'accroche" qui permet d'obtenir une surface hydrophile sur laquelle peut être déposée une couche, en particulier en un métal tel que l'argent, le chrome, l'or, le titane, l'aluminium, le platine, le palladium, le cuivre, 20 le nickel, le molybdène, une encre conductrice, en particulier comprenant des nanoparticules métalliques. Quant au matériau conducteur d'électricité, il est de préférence choisi parmi un polymère conducteur tel que PEDOT/PSS : poly(3,4- éthylènedioxythiophène) (PEDOT) / poly(styrène sulfonate) de sodium (PSS), la 25 polyaniline, les oxydes métalliques conducteurs choisis parmi l'ITO (indium-étainoxyde), l'AZO (alliage d'oxyde d'aluminium et de zinc), le W03 (oxyde de tungstène), les nanotubes de carbone, le graphène, les mélanges argent/graphène, ou encore, les mélanges cuivre/graphène. On obtient alors une structure adhérente. 30 L'invention propose de modifier la mouillabilité de la surface de la couche en un matériau fluoré en créant une couche d'accroche formée d'un hydroxyde ou d'un oxohydroxyde d'un métal alcalino-terreux, ou d'un élément du groupe II ou du groupe III du tableau périodique des éléments, ou d'une terre rare. Selon l'élément, on formera soit un hydroxyde pur, soit un oxohydroxyde, c'est-à-dire un oxyde hydraté.
Ainsi, dans ce qui suit, d'une manière générale, on appellera cette couche "couche d'(oxo)hydroxyde" pour signifier aussi bien une couche en un hydroxyde de l'élément qu'une couche en un oxohydroxyde de l'élément. Cet élément peut être le béryllium, le magnésium, le calcium, le strontium, l'indium, le baryum, le radium, l'aluminium, le zinc, le scandium, l'yttrium, et les mélanges de ceux-ci. On préférera tout particulièrement utiliser, en tant qu'élément, le magnésium ou l'aluminium, auquel cas la couche formée sera une couche de brucite, Mg(OH)2 ou de gibbsite, Al(OH)3, respectivement. En effet, les couches de brucite ou de gibbsite présentent l'intérêt d'être électriquement isolantes et possèdent une permittivité assez élevée de l'ordre de 8 et plus. Mais surtout, la brucite et la gibbsite croissent sur des couches en polymères fluorés et présentent des aptitudes à adhérer tant aux polymères fluorés tels que le Téflon® ou le Cytop®, qu'à une couche en un silane fluoré, qu'à d'autres 20 matériaux, par exemple, des colles fluorées. De plus, lorsque l'on utilise une encre conductrice, c'est-à-dire une encre contenant un métal, cette encre adhère à la brucite ou à la gibbsite, ce qui permet de déposer, en particulier dans le cas des transistors où la couche en matériau diélectrique est souvent en un polymère fluoré, une autre couche en un métal, par 25 exemple pour former l'électrode de grille, par des techniques telles que l'impression, le dépôt à la tournette, ou le collage. Ainsi, l'invention trouve application plus particulièrement dans le domaine des transistors organiques. En effet, il est maintenant admis que pour obtenir des transistors 30 organiques qui présentent peu d'hystérésis et de fortes mobilités, il est nécessaire que le matériau diélectrique de la grille soit constitué d'un polymère présentant une faible valeur de c (dit low K) Veres et al. « Gate Insulators in Organic Field-Effect Transistors », Chem. Mater. 2004, 16, 4543-4555). Parmi les polymères low K, les fluoropolymères sont des matériaux de choix. 11 faut donc déposer les autres couches qui constituent l'empilement d'un transistor sur cette couche. La figure 1 représente schématiquement la structure d'un transistor organique avant le dépôt de la grille. Comme on le voit en figure 1, un tel transistor est constitué d'un substrat, noté 1 en figure 1, généralement en polyéthylène naphthalate (PEN) ayant une épaisseur généralement de 125m. A titre d'exemple de matériaux susceptibles de former un tel substrat, on peut notamment citer la silice, le silicium, le téraphtalate de polyéthylène (PET), le naphtalate de polyéthyle (PEN), le polyimide (PI), le polyéther imide (PET), le polyéther sulfone (PES), le polysulfone (PSF), le sulfure de polyphénylène (PPS), le polyéther éther cétone (PEEK), le polyacrylate (PA), le polyamide imide (PAI), le polystyrène, le polyéthylène, le polypropylène, une résine polyamine, une résine carbonate ou encore une résine cellulosique. Sur ce substrat on dépose deux électrodes notées 2 en figure 1, appelées électrode source et électrode drain.
Ces électrodes sont structurées, c'est-à-dire que leur surface n'est pas plane. Ces électrodes sont structurées par un traitement au laser ou par photolithographie. Ces électrodes sont généralement en or, ont une épaisseur de 30nm et sont déposées par évaporation.
Comme montré en figure 1, ces électrodes 2 et une partie du substrat 1 sont revêtues d'une couche, notée 3 en figure 1, en un matériau semiconducteur, généralement du type TIPS PENTACENE, qui est une petite molécule semi-conductrice déposée par une technique d'impression telle que l'héliogravure, ou en tétracène ou en anthracène. A titre d'autres exemples de tels matériaux on peut citer deux types de matériaux semi-conducteurs organiques considérés dans le cadre de la présente invention. Il peut s'agir de molécules de faible masse moléculaire (couramment appelées « petites molécules »), et notamment de molécules de masse moléculaire inférieure à 1000 g/mol, ou de polymères constitués de macromolécules de plus guide masse moléculaire. Ces deux types de semi-conducteurs organiques ont pour point commun de présenter un système conjugué provenant de l'alternance de simples et de doubles liaisons carbone-carbone. A titre de semi-conducteur organique de faible masse moléculaire, on peut par exemple citer ceux de type polyacène, oligothiophène ou phtalocyanine. A titre de semi-conducteur organique polymère, on peut par exemple citer ceux de type polyacétylène, polyphénylène, polythiophène ou poly(phénylène/vinylène). Il pourra notamment s'agir d'un semi-conducteur organique choisi parmi le pentacène, le tétracène, l'anthracène, le naphthalène, l'alpha-6-thiophène, l'alpha-4-thiophène, le pérylène et ses dérivés, le rubrène et ses dérivés, le coronène et ses dérivés, le diimide tétracarboxylique de pérylène et ses dérivés, le dianhydride tétracarboxylique de pérylène et ses dérivés, le polythiophène et ses dérivés, le polyparaphenylène-vinylène et ses dérivés, le polyparaphénylène et ses dérivés, le polyfluorène et ses dérivés, un copolymère de polyfluorène- oligothiophène et ses dérivés, le polythiophène-vinylène et ses dérivés, un copolymère aromatique hétérocyclique de polythiophène et ses dérivés, un oligonaphthalène et ses dérivés, l'alpha-5-thiophène oligothiophène et ses dérivés, la phthalocyanine qui ne contient pas de métal et ses dérivés, le dianhydride pyromellitique et ses dérivés, le diimide pyromellitique et ses dérivés, le dianhydride d'acide tétracarboxylique de pérylène et ses dérivés, le diimide tétracarboxylique de pérylène et ses dérivés, le diimide tétracarboxylique de naphtalène et ses dérivés ou le dianhydride-acide tétracarboxylique de naphtalène et ses dérivés. L'électrode grille doit ensuite être déposée. Pour cela, une couche, notée 4 en figure 1, en polymère fluoré est déposée sur la couche 3.
Le polymère fluoré utilisé est généralement un fluoropolymère CYTOP® d'une épaisseur comprise entre 500 et 800 nm, inclus. Il faut alors déposer l'électrode grille, notée 6 en figure 4, sur cette couche 4 en polymère fluoré. Cette électrode grille a une épaisseur comprise entre 50 nm et 1 p.m, inclus.
En raison des difficultés évoquées de dépôt sur la couche 4 en polymère fluoré, il existe un défaut d'adhérence entre la couche 4 et la couche 6 supérieure, à savoir l'électrode grille. Ces couches ne sont donc pas uniformes.
Grâce au procédé de l'invention de traitement d'une surface pour rendre hydrophile la surface d'une couche en un matériau fluoré, il est possible de déposer des encres conductrices par sérigraphie ou par impression jet d'encre, ou par héliogravure, ou par flexograv-ure, ou par toute autre technique de dépôt d'une solution liquide. Il est alors possible d'imprimer la grille d'un transistor. Le procédé de traitement de l'invention pour rendre hydrophile la surface de la couche 4 en un matériau fluoré est schématiquement représenté en figure 2. Comme on le voit en figure 2, où les couches identiques à celles montrées en figure 1 portent les mêmes numéros qu'en figure 1, on dépose une goutte, notée 10 en figure 2, d'une solution liquide d'un élément du groupe des métaux alcalino-terreux, ou du groupe III du tableau périodique des éléments, ou d'une terre rare, sur la surface de la couche fluorée 4. Cette goutte 10 recouvre l'ensemble de la couche 4.
On obtient alors une couche, notée 5 en figure 2, d'hydroxyde ou d'oxohydroxyde de l'élément, après un séchage pour évaporer le solvant de la solution déposée. En particulier, lorsque l'élément est le magnésium ou l'aluminium, en raison de l'affinité de la brucite, Mg(OH)2, et de la gibbsite, A1(OH)3, avec la 20 surface fluorée de la couche 4, il se forme un feuillet de brueite ou de gibbsite sur toute la surface exposée de la couche 4. L'épaisseur de cette couche 5 varie en fonction du temps de contact entre la solution de l'élément du groupe des métaux alcalino-terreux ou du groupe II ou III du tableau périodique ou de la terre rare, sur la surface de la couche 4. 25 On peut alors déposer une encre conductrice d'électricité pour former l'électrode de grille sur la couche 5 ainsi formée, comme montré en figure 4, où l'électrode de grille est notée 6. La couche 5, dite d'accroche, a une épaisseur généralement comprise entre 10 mn et 1 Rrn, inclus. Elle est de préférence comprise entre 10 et 30 300 nm, inclus. Mais dans un transistor, elle est de préférence de 50 nrn. La solution déposée sur la couche 4 peut être une solution de l'élément à déposer lui-même, par exemple un sol colloïdal de l'hydroxyde de l'élément ou de l'oxohydroxyde de l'élément. En particulier, dans le cas de la brucite et de la gibbsite, on pourra utiliser respectivement un sol colloïdal d'hydroxyde de magnésium Mg(OH)2 ou d'hydroxyde d'aluminium Al(OH)3. Mais, on pourra également utiliser une solution aqueuse d'un sel de cet élément et procéder à l'hydrolyse in situ, c'est-à-dire directement sur la couche 4, de ce sel pour obtenir l'(oxo)hydroxyde de l'élément voulu. Par exemple, on pourra utiliser du chlorure de magnésium MgCl2 ou du fluorure de magnésium MgF2 ou du chlorure d'aluminium que l'on mettra en solution dans de l'eau. Cette solution sera déposée sur la couche 4 et une solution de soude sera alors versée sur la solution de chlorure de magnésium. La réaction de formation du film de brucite sur la couche 4 démarre à partir de pH 9. Puis l'épaisseur de la couche de brucite croît sur la couche 4. La figure 5 montre la variation d'épaisseur d'une couche de brucite Mg(OH)2 en fonction du temps de trempage d'une couche en Cytop® dans une 15 solution contenant 100 mg de MgC12 dans 200 niL d'eau, à laquelle on a ajouté une solution de soude, NaOH de concentration 0,5 mol/l, jusqu'à obtenir un pH de 9. Comme on le voit en figure 5, on obtient une couche 5 de brucite d'une épaisseur de 50 mn en 5 minutes. Pour obtenir un transistor, il faut ensuite de déposer l'électrode 6 de 20 grille sur cette couche 5 d'accroche. Ainsi, l'invention propose également un procédé de dépôt d'une couche 6 en un matériau métallique, ou en un matériau conducteur d'électricité tel qu'un polymère conducteur tel que le P EDOT/P S S, (poly(3,4- éthylènedioxythiophène) (PEDOT) et le poly(styrène sulfonate) de sodium (PSS)), ou 25 en un matériau semi-conducteur tels que l'un de ceux cités précédemment, ou en un matériau isolant, sur la surface d'une couche 4 en un matériau fluoré, ce procédé comprenant une étape de traitement de la surface de la couche 4, pour y créer la couche d'accroche 5, comme montré ci-dessus, par le procédé de traitement de l'invention, puis le dépôt de ladite couche 6 en un matériau métallique ou semi- 30 conducteur. Le matériau métallique est de préférence choisi parmi l'argent, le chrome, l'or, le titane, l'aluminium, le platine, le palladium, le cuivre, le nickel, le molybdène, une encre conductrice, en particulier comprenant des nanoparticules métalliques. Quant au matériau conducteur d'électricité, il est de préférence choisi parmi un polymère conducteur tel que le PEDOT/PSS : poly(3,4- éthylènedioxythiophène) (PEDOT) / poly(styrène sulfonate) de sodium (PSS), la polyaniline, les oxydes métalliques conducteurs choisis parmi l'ITO (indium-étainoxyde), l'AZO (alliage d'oxyde d'aluminium et de zinc), le W03 (oxyde de tungstène), les nanotubes de carbone, le graphène, les mélanges argent/graphène, ou encore, les mélanges cuivre/graphène.
Les dispositifs obtenus par ces procédés sont également un objet de l'invention. Ainsi, un dispositif selon l'invention comprend une couche 4 en un matériau fluoré, tel qu'un polymère fluoré ou un silane fluoré, dont une surface est revêtue d'une couche d'un hydroxyde ou d'un oxohydroxyde d'un élément du groupe des métaux alcalino-terreux ou du groupe Il ou III du tableau périodique des éléments ou d'une terre rare, ou de mélanges de ceux-ci. Le dispositif de l'invention peut de plus comprendre une couche 6 en un matériau métallique ou conducteur d'électricité ou semi-conducteur, ou isolant, déposée sur toute ou partie de la surface de la couche 5.
Afin de mieux faire comprendre l'invention, on va maintenant en décrire, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de mise en oeuvre. Exemple 1 Sur un substrat 1 en polyéthylène naphtalate (PEN) d'une épaisseur 25 de 125 pm, on a déposé une couche 2 en or, de 30 nm d'épaisseur, par évaporation ou par dépôt en phase vapeur (PVD). Cette couche 2 d'or est gravée pour former les électrodes source et drain. Cela peut être fait par photolithographie ou par ablation laser. On dépose ensuite une couche 3 d'un matériau semi-conducteur 30 TIFS PENTACENE d'une épaisseur de 100 nm, par héliogravure. On procède ensuite au dépôt de la couche 4 en un matériau diélectrique, qui est ici un polymère fluoré, le Cytop(e), d'une épaisseur de 800 rira.
Cette couche 4 a été formée par sérigraphie. On procède ensuite au traitement de la surface de cette couche 4 par le procédé de traitement de l'invention. A cet effet, on a utilisé une solution constituée de 100 mg de chlorure de magnésium, MgC12, que l'on dissout dans de l'eau à une concentration de 100 mg/mL. On fabrique une seconde solution de NaOH dans de l'eau à une concentration de 100 mg/mL. On plonge le dispositif obtenu dans la solution de MgC12.
On ajoute doucement la solution de NaOH jusqu'à obtenir un pH de 9. Lorsque le pH est inférieur à 9, par exemple égal à 8, la réaction est très lente à démarrer. Lorsque le pH est supérieur à 10, la réaction est très rapide mais les autres couches pourraient être endommagées.
La réaction d'hydrolyse démarre sur le fluor de la couche 4 en raison de la différence d'électronégativité entre le fluor, qui est électronégatif, et du magnésium, qui est électropositif. Un germe de brucite Mg(OH)2 se forme sur la surface de la couche 4.
On maintient le dispositif dans la solution. On obtient au final un dépôt sous forme de feuillets en brucite qui recouvrent toute la surface de la couche 4. Au bout de 5 minutes, on obtient une couche transparente d'une épaisseur de 50 mn. La brucite cristallise dans le système rhomboédrique.
On lave ensuite à l'eau et on sèche à la souflette ou on procède à un léger recuit à 100°C pendant 5min. On mesure l'angle de contact de goutte d'eau de la surface de la couche 5 ainsi formée. L'angle de contact de goutte d'eau est inférieur à 5°.
On procède ensuite au dépôt de l'électrode 6 de grille encore contenant des nanoparticules d'argent, par jet d'encre sur la surface de cette couche 5.
On obtient alors le dispositif montré en figure 6. L'électrode 6 a une épaisseur de 1 um. La figure 6 est une photographie vue de dessus du dispositif. Comme on le voit, la grille formée ne démouille pas et présente des contours nets.
Exemple 2 (comparatif) On a fabriqué le même dispositif qu'à l'exemple 1 mais sans traiter la couche 4 avec le procédé de traitement de l'invention. On a mesuré l'angle de contact de goutte d'eau sur la surface obtenue.
L'angle de contact était de 110°. Le dispositif obtenu est montré en figure 7 où la couche 4 représente le dispositif vu de dessus, la couche de polymère fluoré étant notée 4 et la couche d'encre de nanoparticules d'argent étant notée 6. Comme on le voit d'après les figures 6 et 7 et d'après les mesures d'angle de goutte d'eau, le procédé de traitement de l'invention pour rendre la surface d'un matériau fluoré hydrophile est tout à fait efficace. On a alors testé électriquement les dispositifs obtenus aux exemples 1 et 2 en traçant les courbes caractéristiques d'un transistor à effet de champ. Les courbes obtenues sont montrées en figure 8.
Comme on le voit en figure 8, avec la couche de traitement selon l'invention, la courbe présente un plus grand courant.
Claims (20)
- REVENDICATIONS1. Procédé de traitement pour rendre hydrophile une surface d'une couche (4) en un matériau fluoré caractérisé en ce qu'il comprend une étape a) de dépôt d'une couche (5) d'un (oxo)hydroxyde d'un élément du groupe des métaux alcalino-terreux ou du groupe II ou du groupe III du tableau périodique des éléments ou d'une terre rare ou d'un mélange de ceux-ci, sur ladite surface.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'étape a), on dépose un (oxo)hydroxyde d'un élément choisi parmi le béryllium, le 10 magnésium, le calcium, le strontium, l'indium, le baryum, le radium, l'aluminium, le zinc, le scandium, l'yttrium, et les mélanges de ceux-ci.
- 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'à l'étape a), ledit élément est du magnésium ou de l'aluminium et en ce qu'on dépose un hydroxyde de magnésium Mg(OH)2 ou un hydroxyde d'aluminium A1(OH)3. 15
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche (5) est comprise entre 10 nm et 1 pm, inclus, de préférence entre 10 et 300 nm, inclus, plus préférablement est égale à 50 nm.
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 caractérisé en ce que l'étape a) de dépôt sur ladite surface est une étape d'hydrolyse, sur ladite surface, d'un sel dudit élément.
- 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le sel de l'élément est Mg(OH)2 et en ce que l'hydrolyse est effectuée à pH 9.
- 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 25 caractérisé en ce que l'étape a) est une étape de dépôt dudit (oxo)hydroxyde dudit élément en suspension dans un solvant.
- 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite suspension est un sol colloïdal dudit (oxo)hydroxyde dudit élément.
- 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, 30 caractérisé en ce que la couche (4) en un matériau fluoré est une couche en un polymère fluoré ou en silane fluoré.
- 10. Procédé de dépôt d'une couche (6) en un matériau choisi parmi un matériau métallique ou conducteur d'électricité ou semi-conducteur, ou isolant, sur la surface d'une couche (4) en un matériau fluoré, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de traitement de ladite surface de la couche (4) pour la rendre hydrophile 5 par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour former une couche (5) suivie d'une étape de dépôt de ladite couche (6) en un matériau métallique ou conducteur d'électricité ou semi-conducteur, ou isolant, sur la couche (5)-
- 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le 10 matériau est en un matériau métallique est choisi parmi l'argent, le chrome, l'or, le titane, l'aluminium, le platine, le palladium, le cuivre, le nickel, le molybdène, une encre conductrice, en particulier comprenant des nanoparticules métalliques.
- 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le matériau est un matériau conducteur d'électricité choisi parmi le PEDOT/PSS 15 (poly(3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT) / poly(styrène sulfonate) de sodium (PSS)), la polyaniline, l'ITO (indium-étain-oxyde), l'AZO (alliage conducteur d'oxyde d'aluminium et de zinc), le W03, les nanotubes de carbone, le graphène, les mélanges argent/graphène, et les mélanges cuivre/graphène.
- 13. Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une couche (4) en un 20 matériau fluoré dont une surface est revêtue d'une couche (5) en (oxo)hydroxyde d'un élément choisi dans le groupe des métaux alcalino-terreux, ou du groupe II ou du groupe III du tableau périodique des éléments, ou d'une terre rare, et d'une couche (6) en un matériau choisi parmi un matériau métallique ou conducteur d'électricité ou semi-conducteur, ou isolant, déposée sur la surface de la couche (5) non en contact 25 avec la couche (4).
- 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'(oxo)hydroxyde est un (oxo)hydroxyde choisi parmi le béryllium, le magnésium, le calcium, le strontium, l'indium, le baryum, le radium, l'aluminium, le zinc, le scandium, l'yttrium, et les mélanges de ceux-ci. 30
- 15. Dispositif selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que l'(oxo)hydroxyde est un hydroxyde de magnésium Mg(OH)2 ou un hydroxyde d'aluminium Al(OH)3.
- 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche (5) est comprise entre 10 nm et 1 gm, inclus, de préférence entre 10 et 300 nm, inclus, plus préférablement est égale à 50 nm.
- 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que la couche (4) en un matériau fluoré est une couche en un polymère fluoré ou en un silane fluoré.
- 18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que la couche (6) est en un matériau métallique choisi parmi l'argent, le chrome, l'or, le titane, l'aluminium, le platine, le palladium, le cuivre, le nickel, le molybdène, une encre conductrice, en particulier comprenant des nanoparticules métalliques.
- 19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que la couche (6) est en un matériau conducteur d'électricité choisi parmi le PEDOT/PSS (poly(3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT) / poly(styrène sulfonate) de sodium (PSS)), la polyaniline, l'ITO (indium-étain-oxyde), l'AZO (alliage d'oxyde d'aluminium et de zinc), l'oxyde de tungstène, les nanotubes de carbone, le graphène, les mélanges argent/graphène et les mélanges cuivre/graphène.
- 20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 19, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un transistor organique.
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