JP2015525004A

JP2015525004A - フッ素化材料から作られた層を親水化するための表面処理

Info

Publication number: JP2015525004A
Application number: JP2015527051A
Authority: JP
Inventors: モハメッドベンワディ; オリヴィエポンスレ
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2015-08-27
Also published as: WO2014027299A3; FR2994395A1; WO2014027299A2; EP2883255A2; US20150194620A1; FR2994395B1

Abstract

本発明は、フッ素化材料から作られた層の表面を親水化するための処理方法、フッ素化材料から作られた層の表面上に金属または半導性層から作られた層を堆積させる方法、ならびに、その１つの表面が本発明の処理プロセスによって処理されたフッ素化材料から作られた層と金属材料から作られた層と有するデバイスに関する。本発明の方法は、アルカリ土類金属の群または周期表のＩＩ族もしくはＩＩＩ族、または希土類の元素、またはそれらの混合物の、オキソ水酸化物の層を、前記表面の上に堆積させるステップａ）を含む。本発明の方法は、特にエレクトロニクスの分野に適用可能である。【選択図】図２

Description

本発明は、フッ素化材料から作られた層の表面を親水化するための処理プロセス、フッ素化材料から作られた層の表面上に金属または半導体材料から作られた層を堆積させるプロセス、ならびに、その１つの表面が本発明の処理プロセスによって処理されたフッ素化材料から作られた層と、金属材料から作られた層とを有するデバイスに関する。

多くのデバイスは、フッ素化ポリマー（本明細書においてはフルオロポリマーとも称する）等のフッ素化材料から作られた層または少なくとも１つのフッ素原子を含む材料から作られた層を有する。

たとえば、有機トランジスタ等の電子部品の製造において電気絶縁のために、または温度もしくは溶媒による浸食に関して極限の動作条件の対象となる機械部品の製造において、フルオロポリマーが用いられている。

有機エレクトロニクスの特定の場合において、フルオロポリマー、特にフッ素化ポリマーであるＣｙｔｏｐ（登録商標）は、トランジスタもしくはキャパシタのゲートの誘電材料、または、この分野で用いられる封止層を形成させるために特に好適な特性を有している。

しかし、そのようなフッ素化材料、特にそのようなフッ素化ポリマーは疎水性であり、その使用には、本発明者らが知る限り今日まで解決されていない問題がある。すなわち、既に薄層として堆積したフッ素化材料の層の上に他の材料から作られた他の層を堆積することが望まれる場合、それがスピンコート法によるものであろうと、種々の印刷法によるものであろうと、湿潤法でこれらの層を堆積させることは不可能である。

フルオロポリマーから作られた２つの部品を接着すること、またはプラスチック材料をフルオロポリマーに接着することも不可能である。

このため、それを操作するために重要な種々の要素を含む複雑なデバイスを製造することは非常に困難になる。たとえば誘電材料（フッ素化材料）を取り付けた後に引き続く製造ステップが必要なトランジスタの完成品の場合がそうである。

特許ＦＲ２９１９５２１には、フッ素化ポリマーから作られた層を有するデバイスであって、その層の表面の少なくとも一部が、少なくとも１つのフッ素化官能基および少なくとも１つの酸または塩基官能基を含むポリマーで被覆されており、その層がフッ素化ポリマーの上で連結層を形成し、連結層が別の層で被覆されているデバイスが提案されている。

しかし、この連結層はイオン導電性材料で作られており、これはトランジスタの正確な操作を妨害する。

ＦＲ２９１９５２１

Ｊ．Ｖｅｒｅｓら、「ＧａｔｅＩｎｓｕｌａｔｏｒｓｉｎＯｒｇａｎｉｃＦｉｅｌｄ−ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ」、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．、２００４、１６、４５４３〜４５５５頁

本発明は、フッ素化材料のもともと疎水性の層を親水化し、フッ素化材料から作られたこの層の上に他の層を堆積させることを可能にするプロセスを提供することを目的としている。

この目的のため、本発明は、フッ素化材料から作られた層の表面を親水化するための処理プロセスであって、アルカリ土類金属の群または元素周期表のＩＩ族もしくはＩＩＩ族の元素、または希土類元素、またはそれらの混合物の（オキソ）水酸化物の層を、前記表面上に堆積させるステップａ）を含むことを特徴とするプロセスを提案する。

好ましくは、ステップａ）において、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、インジウム、バリウム、ラジウム、アルミニウム、亜鉛、スカンジウム、イットリウムおよびそれらの混合物から選択される元素の（オキソ）水酸化物を堆積させる。

より好ましくは、ステップａ）において、上記元素はマグネシウムまたはアルミニウムであり、水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）₂または水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）₃を堆積させる。

さらに好ましくは、（オキソ）水酸化物層の厚みは１０ｎｍ〜１μｍである。より好ましくは、この厚みは１０〜３００ｎｍである。さらにより好ましくは、厚みは５０ｎｍである。

本発明の処理プロセスの第１の実施形態によれば、上記表面への堆積のステップａ）は、上記表面上における上記元素の塩の加水分解のステップである。

元素がマグネシウムである場合には、好ましくは上記塩はＭｇＣｌ₂であり、加水分解はｐＨ９で行なわれる。

本発明の処理プロセスの第２の実施形態によれば、ステップａ）は、上記元素の上記（オキソ）水酸化物を、溶媒中の懸濁液の中で堆積させるステップである。

この第２の実施形態においては、好ましくは、上記懸濁液は上記元素の上記（オキソ）水酸化物のコロイド状ゾルである。

好ましくは、フッ素化材料から作られた層は、フッ素化ポリマーまたはフッ素化シランから作られた層である。

本発明はまた、金属材料、導電性材料、半導体材料および絶縁性材料から選択される材料から作られた層を、フッ素化材料から作られた層の表面上に堆積させるプロセスであって、上記フッ素化材料から作られた層の表面を親水化するために本発明によるプロセスによって上記表面を処理するステップと、次に金属または導電性または半導体または絶縁性材料から作られた上記層を堆積させるステップとを含むことを特徴とするプロセスを提案する。

好ましくは、このプロセスにおいて材料は、銀、クロム、金、チタン、アルミニウム、白金、パラジウム、銅、ニッケル、モリブデン、または、特に金属ナノ粒子を含む、導電性インクから選択される、金属材料である。

材料が導電性金属材料である場合、この材料は好ましくは、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ：ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）／ポリ（スチレンスルホン酸）ナトリウム（ＰＳＳ）、ポリアニリン等の導電性ポリマー、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＡＺＯ（酸化アルミニウム亜鉛導電性合金）、ＷＯ₃（酸化タングステン）から選択される導電性金属酸化物、カーボンナノチューブ、グラフェン、銀／グラフェン混合物、または銅／グラフェン混合物から選択される。

本発明はまた、フッ素化材料から作られた層を有し、その表面が、アルカリ土類金属の群または元素周期表のＩＩ族もしくはＩＩＩ族の元素、または希土類元素から選択される、（オキソ）水酸化物から作られた層によって、および、フッ素化材料から作られた層と接触しない（オキソ）水酸化物層の表面上に堆積した、金属材料、導電性材料、半導体材料および絶縁性材料から選択される材料から作られた層によって被覆されていることを特徴とするデバイスを提案する。

好ましくは、本発明のデバイスにおいて、（オキソ）水酸化物は、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、インジウム、バリウム、ラジウム、アルミニウム、亜鉛、スカンジウム、イットリウムおよびそれらの混合物から選択される元素の（オキソ）水酸化物である。

より好ましくは、（オキソ）水酸化物は、水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）₂または水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）₃である。

好ましくは、本発明のデバイスにおいて、（オキソ）水酸化物の厚みは１０〜３００ｎｍである。好ましくは、厚みは５０ｎｍである。

さらに好ましくは、フッ素化材料から作られた層は、フッ素化ポリマーまたはフッ素化シランから作られた層である。

金属材料から作られた層に関しては、この層は好ましくは、銀、クロム、金、チタン、アルミニウム、白金、パラジウム、銅、ニッケル、モリブデン、または、特に金属ナノ粒子を含む、導電性インクから選択される、材料から作られる。

導電性材料から作られた層に関しては、この層は好ましくは、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ：ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）／ポリ（スチレンスルホン酸）ナトリウム（ＰＳＳ）、ポリアニリン等の導電性ポリマー、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＡＺＯ（酸化アルミニウム亜鉛合金）、ＷＯ₃（酸化タングステン）から選択される導電性金属酸化物、カーボンナノチューブ、グラフェン、銀／グラフェン混合物、または銅／グラフェン混合物から選択される材料から作られる。

本発明による好ましいデバイスは、有機トランジスタである。

添付の図面を参照しながら提示される以下の説明的記述を読むことにより、本発明はよりよく理解され、本発明の他の特徴および利点はより明瞭になる。

ゲートを堆積させる前の有機トランジスタの構造を概略的に表わす図である。ゲートを堆積させる前の本発明のプロセスによる処理を受ける図１のトランジスタを表わす図である。図２に示すように実施した処理の後で得られたトランジスタを概略的に表わす図である。ゲートを堆積させた図３のトランジスタを表わす図である。本発明のプロセスによるフッ素化ポリマーの表面処理の間に得られた層の厚みの増加を時間の関数として表わす図である。その上に銀インクによって電極が印刷された従来技術のフッ素化ポリマー、Ｃｙｔｏｐ（登録商標）から作られた層の表面の５倍拡大光学顕微鏡写真を示す図である。その上に銀インクによって電極が印刷された、本発明によって処理されたフッ素化ポリマー、Ｃｙｔｏｐ（登録商標）から作られた層の表面の５倍拡大光学顕微鏡写真を示す図である。従来技術のトランジスタおよび本発明によるトランジスタのゲート電圧Ｖｇ（ボルト）の変動を表わす図である。

フッ素化材料から作られた層の表面上に、特に、金属材料から作られた、または導電性材料から作られた、または半導体材料、もしくは絶縁性材料から作られた、層を堆積させるために、本発明は、その上に層、特に銀、クロム、金、チタン、アルミニウム、白金、パラジウム、銅、ニッケル、モリブデン等の金属または特に金属ナノ粒子を含む導電性インクから作られた層が堆積し得る親水性表面を得ることを可能にする「連結」層と称される追加の層を利用して、フッ素化材料から作られた層の表面を被覆することを提案する。

導電性材料に関しては、この材料は好ましくは、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ：ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）／ポリ（スチレンスルホン酸）ナトリウム（ＰＳＳ）、ポリアニリン等の導電性ポリマー、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＡＺＯ（酸化アルミニウム亜鉛合金）、ＷＯ₃（酸化タングステン）から選択される導電性金属酸化物、カーボンナノチューブ、グラフェン、銀／グラフェン混合物、または銅／グラフェン混合物から選択される。

その結果、接着性構造が得られる。

本発明は、アルカリ土類金属または元素周期表のＩＩ族もしくはＩＩＩ族の元素、または希土類元素の、水酸化物またはオキソ水酸化物から形成された連結層を生成させることによって、フッ素化材料から作られた層の表面の濡れ性を改変することを提案する。

元素に応じて、純粋な水酸化物またはオキソ水酸化物、すなわち水和した酸化物が生成することになる。

すなわち、以下の記述において、この層は一般に「（オキソ）水酸化物層」と称され、元素の水酸化物から作られた層および元素のオキソ水酸化物から作られた層の両方を意味する。

この元素は、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、インジウム、バリウム、ラジウム、アルミニウム、亜鉛、スカンジウム、イットリウムおよびそれらの混合物であってよい。

元素としてはマグネシウムまたはアルミニウムを用いることが極めて特に好ましく、その場合には生成する層はそれぞれ、ブルサイト、Ｍｇ（ＯＨ）₂またはギブサイト、Ａｌ（ＯＨ）₃の層である。

特に、ブルサイトまたはギブサイトの層は、電気絶縁性であるという利点および８以上のオーダーの比較的高い誘電率を有している。

しかし何よりも、ブルサイトおよびギブサイトは、フッ素化ポリマーから作られた層の上で成長し、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）またはＣｙｔｏｐ（登録商標）等のフッ素化ポリマーに、フルオロシランから作られた層に、およびさらには他の材料、たとえばフッ素化接着剤に、接着する適性を示す。

さらに、導電性インク、すなわち金属を含むインクを使用する場合、このインクはブルサイトまたはギブサイトに接着し、それにより、たとえば、印刷、スピンコーティングまたは接着結合等の手法によってゲート電極を形成させるために、特に誘電材料から作られた層がフッ素化ポリマーから作られていることが多いトランジスタの場合に、金属から作られた別の層を堆積させることが可能になる。

すなわち、本発明によって、特に有機トランジスタの分野における応用が見出される。

特に、ほとんどヒステレシスがなく、高い易動度を示す有機トランジスタを得るためには、ゲートの誘電材料がｃ値の低いポリマー（Ｋが低いポリマーと称される）から作られている必要があることがここで認識される（Ｊ．Ｖｅｒｅｓら、「ＧａｔｅＩｎｓｕｌａｔｏｒｓｉｎＯｒｇａｎｉｃＦｉｅｌｄ−ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ」、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．、２００４、１６、４５４３〜４５５５頁）。

Ｋが低いポリマーの中で、フルオロポリマーが選択されるべき材料である。したがって、この層の上にトランジスタの積層を形成する他の層を堆積する必要がある。

図１はゲートを堆積させる前の有機トランジスタの構造を概略的に表わす。

図１に見られるように、そのようなトランジスタは、一般にポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）から作られ、一般に１２５μｍの厚みを有する、図１に符号１で示される基板からなっている。

そのような基板を形成することができる材料の例としては、特に、シリカ、シリコン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアクリレート（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミン樹脂、カーボネート樹脂またはセルロース樹脂が挙げられる。

この基板の上には、ソース電極およびドレン電極と称される、図１に符号２で示される２つの電極が堆積されている。

これらの電極は構造化されており、すなわちこれらの表面は平坦でない。これらの電極はレーザ処理またはフォトリソグラフィーによって構造化されている。

これらの電極は、一般に金で作られており、３０ｎｍの厚みを有し、蒸着によって堆積されている。

図１に示すように、これらの電極２および基板１の一部は、一般にグラビア印刷等の印刷手法によって堆積された半導体小分子であるＴＩＰＳペンタセン型の半導体材料から作られた、またはテトラセンから作られた、またはアンスラセンから作られた、図１に符号３で示される層によって被覆されている。そのような材料のその他の例としては、本発明の文脈の中で考えられる２種類の有機半導体材料が挙げられる。これらは低分子量の分子（一般に「小分子」と称される）、および特に１０００ｇ／ｍｏｌ未満の分子量を有する分子、またはより大きな分子量を有する大分子からなるポリマーであってよい。これらの２種の有機半導体は、炭素−炭素の単結合および二重結合の繰り返しに起因する共役系を有するという特徴を共有している。低分子量の有機半導体としては、たとえば、ポリアセン、オリゴチオフェンまたはフタロシアニン型のものが挙げられる。高分子有機半導体としては、たとえば、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリチオフェンまたはポリ（フェニレンビニレン）型のものが挙げられる。これは特に、ペンタセン、テトラセン、アンスラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、α−４−チオフェン、ペリレンおよびその誘導体、ルブレンおよびその誘導体、コロネンおよびその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミドおよびその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物およびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）およびその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレン）およびその誘導体、ポリフルオレンおよびその誘導体、ポリフルオレン−オリゴチオフェンのコポリマーおよびその誘導体、ポリ（チオフェンビニレン）およびその誘導体、ポリチオフェンの複素環芳香族コポリマーおよびその誘導体、オリゴナフタレンおよびその誘導体、α−５−チオフェンオリゴチオフェンおよびその誘導体、金属を含有しないフタロシアニンおよびその誘導体、ピロメリット酸二無水物およびその誘導体、ピロメリット酸ジイミドおよびその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物およびその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミドおよびその誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドおよびその誘導体、またはナフタレンテトラカルボン酸二無水物およびその誘導体から選択される有機半導体であってよい。

次にゲート電極を堆積しなければならない。このため、フッ素化ポリマーから作られた、図１に符号４で示される層が層３の上に堆積される。

用いられるフッ素化ポリマーは一般に、５００〜８００ｎｍの厚みを有するＣｙｔｏｐ（登録商標）フルオロポリマーである。

次に、フッ素化ポリマーから作られたこの層４の上に、図４に符号６で示されるゲート電極を堆積させる必要がある。このゲート電極は５０ｎｍ〜１μｍの厚みを有する。

フッ素化ポリマーから作られた層４の上に堆積させることは上述のように困難であるので、層４と上層６、すなわちゲート電極との間には接着性がない。したがってこれらの層は均一ではない。

フッ素化材料から作られた層の表面を親水性にするための本発明の表面処理プロセスにより、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、または液体溶液を堆積させるその他の任意の手法によって、導電性インクを堆積させることが可能である。次に、トランジスタのゲートを印刷することができる。

フッ素化材料から作られた層４の表面を親水化するための本発明の処理プロセスを、概略的に図２に示す。

図２では図１に示した層と同一の層に図１と同じ符号が付されており、ここに見られるように、アルカリ土類金属の群もしくは元素周期表のＩＩＩ族の元素または希土類元素の液体溶液の、図２に符号１０で示される液滴が、フッ素化層４の表面上に堆積される。

この液滴１０が層４の全体を被覆する。

次いで、堆積した溶液から溶媒を蒸発させるための乾燥の後、図３に符号５で示される、元素の水酸化物またはオキソ水酸化物の層が得られる。

特に、元素がマグネシウムまたはアルミニウムである場合、ブルサイト、Ｍｇ（ＯＨ）₂、およびギブサイト、Ａｌ（ＯＨ）₃の、層４のフッ素化表面との親和性によって、層４の露出した表面全体にわたってブルサイトまたはギブサイトのシートが形成される。

この層５の厚みは、アルカリ土類金属の群または周期表のＩＩ族もしくはＩＩＩ族の元素、または希土類元素の溶液と、層４の表面との接触時間の関数として変動する。

次いで、このようにして形成された層５の上にゲート電極を形成させるために、図４に示すように、導電性インクを堆積させることができる。ここでゲート電極は符号６で示されている。

層５は連結層と称され、一般に１０ｎｍ〜１μｍの厚みを有する。この厚みは好ましくは１０〜３００ｎｍであるが、トランジスタの場合には好ましくは５０ｎｍである。

層４の上に堆積する溶液は、堆積すべき元素それ自体の溶液、たとえば元素の水酸化物または元素のオキソ水酸化物のコロイド状ゾルであってよい。特に、ブルサイトおよびギブサイトの場合には、それぞれ水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）₂または水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）₃のコロイド状ゾルが用いられる。

しかし、この元素の塩の水溶液を用いてもよく、この元素の所望の（オキソ）水酸化物を得るために、この塩の加水分解をインサイチュで、すなわち層４の上で直接行なってもよい。

たとえば、水に溶解する塩化マグネシウムＭｇＣｌ₂またはフッ化マグネシウムＭｇＦ₂または塩化アルミニウムが用いられる。この溶液は層４の上に堆積され、次いで水酸化ナトリウム溶液が塩化マグネシウム溶液の上に滴下される。層４の上でブルサイトのフィルムが形成される反応はｐＨ９から開始する。

次に、層４の上でブルサイト層の厚みが増大する。

図５に、ｐＨが９になるまで濃度０．５ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウムＮａＯＨの溶液を添加した水２００ｍｌ中ＭｇＣｌ₂１００ｍｇを含む溶液中におけるＣｙｔｏｐ（登録商標）層の浸漬時間の関数としてのブルサイトＭｇ（ＯＨ）₂層の厚みの変動を示す。

図５に見られるように、厚み５０ｎｍのブルサイトの層５が、５分で得られる。

トランジスタを得るためには、次にこの連結層５の上にゲート電極６を堆積させる必要がある。

すなわち、本発明はまた、フッ素化材料から作られた層４の表面上に、金属材料から作られた、またはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）およびポリ（スチレンスルホン酸）ナトリウム（ＰＳＳ）等の導電性ポリマー等の導電性材料から作られた、または既に述べたものの１つ等の半導体材料から作られた、または絶縁性材料から作られた層６を堆積させるプロセスであって、層４の表面上に連結層５を形成するために本発明の処理プロセスによって上に示したように層４の表面を処理するステップ、および次に金属または半導体材料から作られた上記層６を堆積させるステップを含むプロセスを提案する。

金属材料は好ましくは、銀、クロム、金、チタン、アルミニウム、白金、パラジウム、銅、ニッケル、モリブデン、または、特に金属ナノ粒子を含む、導電性インクから選択される。

導電性材料としては、これは好ましくは、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ：ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）／ポリ（スチレンスルホン酸）ナトリウム（ＰＳＳ）、ポリアニリン等の導電性ポリマー、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＡＺＯ（酸化アルミニウム亜鉛合金）、ＷＯ₃（酸化タングステン）から選択される導電性金属酸化物、カーボンナノチューブ、グラフェン、銀／グラフェン混合物、または銅／グラフェン混合物から選択される。

これらのプロセスによって得られるデバイスも、本発明の対象物である。

すなわち、本発明によるデバイスは、フッ素化ポリマーまたはフルオロシラン等のフッ素化材料から作られた層４を有し、層４の１つの表面はアルカリ土類金属の群または元素周期表のＩＩ族もしくはＩＩＩ族の元素、または希土類元素、またはそれらの混合物の、水酸化物またはオキシ水酸化物の層によって被覆されている。

本発明のデバイスは、層５の表面の全てまたは一部にわたって堆積した、金属または導電性または半導体または絶縁性材料から作られた層６をさらに有してもよい。

本発明をよりよく理解するために、その１つの実施形態について、純粋な説明であって限定的でない実施例を用いて以下に説明する。

ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）から作られ、１２５μｍの厚みを有する基板１の上に、金で作られ３０ｎｍの厚みを有する層２を、蒸着、すなわち相蒸着（ＰＶＤ）によって堆積させた。

ソースおよびドレン電極を形成させるために、この金層２をエッチングする。これは、フォトリソグラフィーまたはレーザアブレーションによって行なうことができる。

次いで１００ｎｍの厚みを有するＴＩＰＳペンタセン半導体材料の層３をグラビア印刷によって堆積させる。

次いで、ここでは８００ｎｍの厚みを有するフッ素化ポリマー、Ｃｙｔｏｐ（登録商標）である誘電材料から作られた層４を堆積させる。

この層４は、スクリーン印刷によって作成した。

次いでこの層４の表面を本発明の処理プロセスによって処理する。

この目的のため、濃度１００ｍｇ／ｍｌで水に溶解した塩化マグネシウム、すなわちＭｇＣｌ₂１００ｍｇからなる溶液を用いた。

濃度１００ｍｇ／ｍｌのＮａＯＨの第２の水溶液を作成する。

得られるデバイスを、ＭｇＣｌ₂の溶液に浸漬させる。

ＮａＯＨの溶液を、ｐＨが９になるまで慎重に加える。

ｐＨが９未満、たとえば８の場合には、反応の開始は極めて遅い。ｐＨが１０を超える場合には、反応は非常に速いが、他の層が損傷を受けることがある。

電気的に陰性のフッ素と、電気的に陽性のマグネシウムとの間の電気陰性度の相違により、層４のフッ素の上で加水分解反応が開始する。

層４の表面上でブルサイトＭｇ（ＯＨ）₂の種が生成する。

デバイスを溶液中に保持する。

最終的には、層４の表面全体を覆うブルサイトのシートの形態で堆積が得られる。５分後には、５０ｎｍの厚みを有する透明な層が得られる。

ブルサイトは菱面体晶系で結晶化する。

次いで水で洗浄し、エアガンで乾燥するか、１００℃で５分間、僅かにアニールする。

このようにして形成された層５の表面上における水滴の接触角を測定する。

水滴の接触角は５°未満である。

次いで、この層５の表面上に、銀ナノ粒子をも含むゲート電極６をインクジェットによって堆積させる。

それにより、図６に示すデバイスが得られる。電極６の厚みは１μｍである。

図６はデバイスの上面の写真である。見られるように、形成されたゲートは水を弾かず、明確に画定された輪郭を有する。

（比較例）
本発明の処理プロセスによる層４の処理を行なわずに、実施例１と同じデバイスを作成した。

得られた表面上における水滴の接触角を測定した。

接触角は１１０°であった。

得られたデバイスを図７に示す。ここで層４は上から見たデバイスを表わし、フッ素化ポリマーの層は４で示され、銀ナノ粒子インクの層は６で示されている。

図６および図７から、また水滴の接触角の測定から分かるように、フッ素化材料の表面を親水化するための本発明の処理プロセスは完全に有効である。

次いで実施例１および実施例２において得られたデバイスを、電界効果トランジスタに特徴的なカーブをプロットすることによって、電気的に試験した。

得られたカーブを図８に示す。

図８に見られるように、本発明による処理を受けた層において、カーブはより大きな電流を有している。

Claims

フッ素化材料から作られた層（４）の表面を親水化するための処理プロセスであって、アルカリ土類金属の群または元素周期表のＩＩ族もしくはＩＩＩ族の元素、または希土類元素、またはそれらの混合物の（オキソ）水酸化物の層（５）を、前記表面上に堆積させるステップａ）を含むことを特徴とする処理プロセス。
ステップａ）において、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、インジウム、バリウム、ラジウム、アルミニウム、亜鉛、スカンジウム、イットリウムおよびそれらの混合物から選択される元素の（オキソ）水酸化物を堆積させることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
ステップａ）において、前記元素がマグネシウムまたはアルミニウムであり、水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）₂または水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）₃を堆積させることを特徴とする、請求項１または２に記載のプロセス。
層（５）の厚みが１０ｎｍ〜１μｍであり、好ましくは１０〜３００ｎｍであり、より好ましくは５０ｎｍであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のプロセス。
前記表面への堆積のステップａ）が、前記表面上における前記元素の塩の加水分解のステップであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のプロセス。
前記元素の塩がＭｇＣｌ₂であり、加水分解がｐＨ９で行なわれることを特徴とする、請求項５に記載のプロセス。
ステップａ）が、前記元素の前記（オキソ）水酸化物を、溶媒中の懸濁液の中で堆積させるステップであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のプロセス。
前記懸濁液が前記元素の前記（オキソ）水酸化物のコロイド状ゾルであることを特徴とする、請求項７に記載のプロセス。
前記フッ素化材料から作られた層（４）が、フッ素化ポリマーまたはフッ素化シランから作られた層であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のプロセス。
金属材料または導電性材料または半導体材料または絶縁性材料から選択される材料から作られた層（６）を、フッ素化材料から作られた層（４）の表面上に堆積させるプロセスであって、層（４）の前記表面を親水化するために請求項１から９のいずれか一項によるプロセスによって層（４）の前記表面を処理して層（５）を形成するステップと、次に、金属または導電性または半導体または絶縁性材料から作られた前記層（６）を層（５）の上に堆積させるステップとを含むことを特徴とするプロセス。
前記材料が、銀、クロム、金、チタン、アルミニウム、白金、パラジウム、銅、ニッケル、モリブデン、または、特に金属ナノ粒子を含む、導電性インクから選択される、金属材料から作られることを特徴とする、請求項１０に記載のプロセス。
前記材料が、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）／ポリ（スチレンスルホン酸）ナトリウム（ＰＳＳ））、ポリアニリン、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＡＺＯ（酸化アルミニウム亜鉛導電性合金）、ＷＯ₃、カーボンナノチューブ、グラフェン、銀／グラフェン混合物、および銅／グラフェン混合物から選択される導電性材料であることを特徴とする、請求項１０に記載のプロセス。
フッ素化材料から作られた層（４）を有し、層（４）の表面が、アルカリ土類金属の群または元素周期表のＩＩ族もしくはＩＩＩ族の元素、または希土類元素から選択される元素の（オキソ）水酸化物から作られた層（５）によって、および、層（４）と接触しない層（５）の表面上に堆積した、金属または導電性または半導体または絶縁性材料から選択される材料から作られた層（６）によって被覆されていることを特徴とするデバイス。
前記（オキソ）水酸化物が、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、インジウム、バリウム、ラジウム、アルミニウム、亜鉛、スカンジウム、イットリウムおよびそれらの混合物から選択される元素の（オキソ）水酸化物であることを特徴とする、請求項１３に記載のデバイス。
前記（オキソ）水酸化物が、水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）₂または水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）₃であることを特徴とする、請求項１３または１４に記載のデバイス。
前記層（５）の厚みが、１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜３００ｎｍ、より好ましくは５０ｎｍであることを特徴とする、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のデバイス。
前記フッ素化材料から作られた層（４）が、フッ素化ポリマーまたはフッ素化シランから作られた層であることを特徴とする、請求項１３から１６のいずれか一項に記載のデバイス。
前記層（６）が、銀、クロム、金、チタン、アルミニウム、白金、パラジウム、銅、ニッケル、モリブデン、または、特に金属ナノ粒子を含む、導電性インクから選択される、金属材料から作られることを特徴とする、請求項１３から１７のいずれか一項に記載のデバイス。
前記層（６）が、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）／ポリ（スチレンスルホン酸）ナトリウム（ＰＳＳ））、ポリアニリン、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＡＺＯ（酸化アルミニウム亜鉛合金）、酸化タングステン、カーボンナノチューブ、グラフェン、銀／グラフェン混合物、および銅／グラフェン混合物から選択される導電性材料から作られることを特徴とする、請求項１３から１７のいずれか一項に記載のデバイス。
有機トランジスタであることを特徴とする、請求項１４から１９のいずれか一項に記載のデバイス。