JP2010535937A - プリント電子部品のための機能性材料 - Google Patents
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Abstract
Description
この領域において、2つの異なった手法が原則的に使用される:
FETは3つの接続部がある:
・ソース
・ゲート
・ドレイン。
本発明によれば、用語「FET」は、一般的に次のタイプの電界効果トランジスタを包含する:
・接合型電界効果トランジスタ(JFET)
・ショットキー電界効果トランジスタ(MESFET)
・金属酸化膜半導体FET(MOSFET)
・高電子移動度トランジスタ(HEMT)
・イオン感応性電界効果トランジスタ(ISFET)
・薄膜トランジスタ(TFT)。
酸化亜鉛の薄層用に用いられる出発化合物は、本発明によれば、オキシマート配位子を含む亜鉛錯体である。配位子は、水溶液中の塩基の存在下で、ヒドロキシアミンまたはアルキルヒドロキシアミンと、アルファ−ケト酸またはオキソカルボン酸との縮合により合成される。前駆体または亜鉛錯体は、室温で、亜鉛塩、例えば、硝酸亜鉛の添加後に生じる。
・硬質またはフレキシブル導電基板、あるいは導電層を有する絶縁体基板(ゲート)
・絶縁体
・少なくとも1つの電極(ドレイン電極)
・少なくとも1つの、アルカリ金属およびアルカリ土類金属を含まない、絶縁性および/または半導体性および/または導電性特性を有し、本発明による前駆体から得られる酸化亜鉛層。
半導体酸化亜鉛層は、スピンコーティングにより基板に適用される。
電極は、フレキソ印刷/グラビア印刷、インクジェット印刷、および気相または液相からの蒸着技術により、構造的に適用される。
本発明によれば、30Vより小さいFETしきい電圧が測定された。
a)本発明による有機金属亜鉛錯体の前駆体溶液を、任意で1回または2回以上、積層する方法で、実現される電子構造に対応して、ディップコーティング、スピンコーティングまたはフレキソ印刷/グラビア印刷により、基板に適用する、
b)酸化亜鉛層または表面の形成を伴って、空気中または酸素雰囲気中で、適用された前駆体の焼成または乾燥をする、
c)適用された電子構造が、最終的に、絶縁層で密閉されることができ、接点を備え、完了する、
ことを特徴とする。
本発明によれば、前駆体溶液の、ディップコーティング、スピンコーティング、およびインクジェット印刷またはフレキソ印刷/グラビア印刷などの方法による基板への適用は、当業者には既知であり(M.A. Aegerter, M. Menning; Sol-Gel Technologies for Glass Producers and Users, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Netherlands, 2004参照)、本発明に従うと、インクジェット印刷またはフレキソ/グラビア印刷が好ましい。
重炭酸テトラメチルアンモニウム(22.94g、120mmol)を、水20ml中の2−オキソプロパン酸(=ピルビン酸)(5.28g、60mmol)およびメトキシルアミンヒドロクロリド(5.02g、60mmol)に、撹拌しながら少量ずつ加える。目で確認できるガスの発生が完了したところで、混合物をさらに2時間撹拌する。亜硝酸亜鉛六水和物(8.92g、30mmol)を続いて加え、4時間後、混合物を5℃まで冷却する。生じた白色沈殿物をろ過し、熱水から再結晶させる。収量5.5g(56.7%)。
例1に従って調整された、ビス[2−(メトキシイミノ)プロパノエート]亜鉛を、ガラス製、セラミック製、PETなどのポリマー製の基板に、スピンコーティング(または、ディップコーティング、またはインクジェット印刷でもよい)により適用する。亜鉛錯体を、続いて、空気中で2時間、150℃の温度において加熱する(図1参照)。このようにして得た酸化亜鉛フィルムは、均一で、亀裂がなく、無孔の表面形態を示す。層は酸化亜鉛結晶からなり、その大きさは焼成温度に依存する。それらは半導体特性を有する。
例1に従って調整された、ビス[2−(メトキシイミノ)プロパノエート]亜鉛を、ガラス製、セラミック製、PETなどのポリマー製の基板に、スピンコーティング(または、ディップコーティング、またはインクジェット印刷でもよい)により適用する。亜鉛錯体を、続いて、空気中で、Feアークランプからの、1時間のUV光照射(照射強度 150mW/cm2から200mW/cm2)により、酸化亜鉛に変換する。このようにして得た酸化亜鉛被膜は、例2のように、均一で、亀裂がなく、無孔の表面形態を示し、さらに、極めて低い表面粗さを有する。層は酸化亜鉛結晶からなり、例2のような、同程度の半導体特性を有する。
全ての場合において、2−メトキシエタノール中で、ビス[2−(メトキシイミノ)プロパノエート]亜鉛の10重量%溶液が使用される。
ディップコーティング:引上げ速度 約1mm/秒。用いられる基板は、76×26mmガラスプレートである。
スピンコーティング:スピンコーティングには、溶液150μlが基板に適用される。使用される基板は、20×20mm石英または15×15mmシリコン(FET製造用金電極を備えた)である。継続時間および速度に選択されるパラメータは、予備速度の1500rpmにおいて10秒、および最終速度の2500rpmにおいて20秒である。
インクジェット印刷:Dimatrix DMP 2811プリンターにより行われる。
本発明は、以下のさらなる詳細において、いくつかの実施例に関して説明される(図1から4参照)。
図1:ガラス基板上でのディップコーティングによる、メトキシエタノール中のビス[2−(メトキシイミノ)プロパノエート]亜鉛を含み、X線光電子分光法(XPS)による種々の反応時間を使用して、150℃において処理された、本発明に記載の被膜の分析を示す図である。XPSスペクトルにより、サンプル中に存在する元素およびそれらの酸化状態についての、および混合比についての情報が得られる。したがって、十分な処理継続時間後、被膜中に酸化亜鉛が存在することを示すことができる。有機不純物(例えば、炭素および窒素)は、手法の検出限界以下の約0.2mol%である。
Claims (14)
- 電子部品を被覆するための前駆体であって、オキシマートのクラスから少なくとも1個の配位子を含み、アルカリ金属およびアルカリ土類金属を含まない有機金属亜鉛錯体を含むことを特徴とする、前記前駆体。
- 配位子が、2−(メトキシイミノ)アルカノエート、2−(エトキシイミノ)アルカノエートまたは2−(ヒドロキシイミノ)アルカノエートであることを特徴とする、請求項1に記載の前駆体。
- 印刷可能であって、プリント電界効果トランジスタ(FET)における印刷用インク、または印刷用ペーストの形態で用いられることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の前駆体。
- 以下の薄層を有するプリント電子部品:
・硬質またはフレキシブル導電基板、あるいは導電層を有する絶縁体基板(ゲート)
・絶縁体
・少なくとも1つの電極(ドレイン電極)
・少なくとも1つの、アルカリ金属およびアルカリ土類金属を含まない、絶縁性および/または半導体性および/または導電性特性を有し、請求項1〜3のいずれかに記載の前駆体から得られるZnO層プリント。 - 酸化亜鉛層が無孔であることを特徴とする、請求項4に記載のプリント電子部品。
- ガラス、セラミック、金属またはプラスチック基板などの硬質基板、あるいはフレキシブル基板、特にプラスチックフィルムまたは金属ホイルであることを特徴とする、請求項4または5に記載のプリント電子部品。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の前駆体の調整方法であって、少なくとも1種のオキソカルボン酸が、アルカリ金属を含まない塩基の存在下で、少なくとも1種のヒドロキシアミンまたはアルキルヒドロキシアミンと反応し、続いて、無機亜鉛塩が添加されることを特徴とする、前記方法。
- 用いられるオキソカルボン酸が、オキソ酢酸、オキソプロパン酸またはオキソブタン酸であることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 用いられるアルカリ金属およびアルカリ土類金属を含まない塩基が、炭酸水素アルキルアンモニウム、炭酸アルキルアンモニウムまたは水酸化アルキルアンモニウムであることを特徴とする、請求項7または8に記載の方法。
- 絶縁性および/または半導体性および/または導電性酸化亜鉛層または表面を有する電子構造の製造方法であって、
a)請求項1〜3のいずれかに記載の有機金属亜鉛錯体の前駆体溶液を、任意で1回または2回以上、積層する方法で、実現される電子構造に対応して、ディップコーティング、スピンコーティングまたはフレキソ印刷/グラビア印刷により、基板に適用する、
b)酸化亜鉛層または表面の形成を伴って、空気中または酸素雰囲気中で、適用された前駆体の焼成または乾燥をする、
c)適用された電子構造が、最終的に、絶縁層で密閉されることができ、接点を備え、完了する、
ことを特徴とする、前記方法。 - 焼成温度Tが、80℃以上であることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 焼成または乾燥が、400nmより短い波長のUV光照射により行われることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 酸化亜鉛層が無孔であることを特徴とする、請求項10〜12のいずれかに記載の方法。
- 電界効果トランジスタにおける、1または2以上の機能性層の製造のための、請求項1〜3のいずれかに記載の前駆体の使用。
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