TW201429015A - 由單一聚合物材料製成的電阻式記憶裝置 - Google Patents

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Abstract

一種以聚合物為底質之裝置，其包含基材；設置在該基材上之第一電極；設置在該第一電極上且接觸該第一電極之活性聚合物層；及設置在該活性聚合物層上且接觸該活性聚合物層之第二電極，其中該第一及第二電極是包含摻雜之導電性有機聚合物的有機電極，該活性聚合物層包含該第一及第二電極之導電有機聚合物，且該第一及第二電極具有比該活性聚合物層高至少10的3次方(103)的導電率。

Description

由單一聚合物材料製成的電阻式記憶裝置 【相關申請案之交叉引用】
本申請案要求在2012年10月9日所提出之美國臨時申請案61/711,281之利益，其整體藉由引用併入本文中。
本揭示通常是關於記憶裝置及彼之製造方法，且更特別地是關於由單一聚合物材料製成之電阻式記憶裝置及彼之製造方法。
記憶技術可廣泛地區分成二類：依電性及非依電性。依電性記憶體諸如SRAM(靜態隨機存取記憶體)及DRAM(動態隨機存取記憶體)，當電力移除時，喪失其內容物。另一方面，基於ROM(唯讀記憶體)技術諸如EPROM(可消除之可程式設計的唯讀記憶體)和WORM(單寫多讀型)及混雜技術諸如快閃記憶體及鐵電記憶體之非依電性記憶體不喪失其內容物。DRAM、SRAM及其他半導體記憶體在電腦及其他裝置中被廣泛地 用於資訊之處理及高速貯存。近年來，電可消除之可程式設計ROM("EEPROM")及快閃記憶體已被介紹為非依電性記憶體，其將數據以電荷形式貯存在浮動閘門電極中。非依電性記憶體("NVM")用在極多種商業及軍用電子裝置及設備中諸如手持電話、收音機及數位相機。NVM之一特別型式是WORM記憶體，其中資訊一旦被書寫即不能修改。WORM裝置有用於資訊的收集歸檔，當使用者想要確知該資訊從起初書寫起即未曾被修改，此意謂包含竄改。
記憶裝置的構造可藉由將活性聚合物層夾在導電金屬/氧化物電極諸如金、鋁、銀或ITO(氧化銦錫)之間而構成。然而，金屬/氧化物電極之使用需要高度真空及高溫處理，因此增加這些裝置之成本。此外，該具有金屬/氧化物電極之裝置缺乏透明性及可撓性，且不適用於可撓電子裝置。
可撓電子裝置由於其應用範圍(例如智慧卡、生醫感應器及可摺疊天線)，近來已引起廣泛注意。為要實施這些應用，需要發展供數據貯存之可撓的非依電性記憶裝置或無線電頻率轉發器("RFID")。因此，仍需要用於製造有機裝置之材料及方法。若此等裝置具有低的電力消耗，則會是有利的。也會想要使該等裝置可以在低溫下以成本有效之方式製造。
一方面，本文中揭示一種以聚合物為底質之裝置，其包含基材；設置在該基材上之第一電極；設置在且接觸該第一電極之活性聚合物層；及設置在且接觸該活性聚合物層之第二電極，其中該第一及第二電極是包含摻雜之導電有機聚合物的有機電極，該活性聚合物層包含該第一及第二電極之導電性有機聚合物，且該第一及第二電極具有比該活性聚合物層高至少103的導電率。
另一方面，在本文中揭示一種以聚合物為底質之裝置，其包含基材；設置在該基材上之第一電極；設置在且接觸該第一電極之活性聚合物層；及設置在且接觸該活性聚合物層之第二電極，其中該第一及第二電極是包含摻雜之聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)的有機電極，該活性聚合物層包含該第一及第二電極之聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)，且該第一及第二電極具有比該活性聚合物層高至少103的導電率。
在另一方面，在本文中揭示一種製造以聚合物為底質之裝置的方法。該方法包含將第一電極設置在基材上；將活性聚合物層設置在該第一電極上；且將第二電極設置在該活性聚合物層上，其中該第一及第二電極是包含摻雜之導電有機聚合物的有機電極，該活性聚合物層包含該第一及第二電極之導電有機聚合物，該第一及第二電極具有比該活性聚合物層高至少103的導電率，且其中該第一及第二電極之設置分別包含由包含本質導電之聚合 物、摻雜物及溶劑之組成物形成一層；及由該層移除溶液以提供該電極。
100‧‧‧裝置
101‧‧‧基材
102‧‧‧電極106之第一面
104‧‧‧電極106之第二面
106‧‧‧電極
108‧‧‧112之第一面
110‧‧‧112之第二面
112‧‧‧鐵電層/活性聚合物層
114‧‧‧第二電極之第一面
116‧‧‧第二電極
118‧‧‧鉑電極
120‧‧‧金電極
以下圖式是例示的具體例，其中同一元件係類同地被編號，其中：圖1顯示以聚合物為底質之裝置；圖2是在玻璃基材上所製成之PEDOT：PSS電阻式WORM記憶裝置的電流密度(J)對電壓(V)的作圖說明；圖3A顯示可撓之全PEDOT：PSS電阻式記憶裝置的概略視圖；圖3B顯示在PET基材上之上方噴墨印刷PEDOT：PSS電極之光學顯微影像；圖4是具有銀電極之PEDOT：PSS電阻式WORM記憶裝置的電流密度(J)對電壓(V)的作圖說明；圖5是具有Pt及Au以分別作為下方及上方電極之比較用之非依電性之以PEDOT：PSS為底質之電阻式記憶裝置的概略說明；圖6是具有高導電之PEDOT：PSS(m-PEDOT)以作為下方及上方電極之非依電性之以PEDOT：PSS為底質之電阻式記憶裝置的概略說明；圖7是可撓記憶裝置之真實照片； 圖8是透射率(百分率，%)對波長(奈米，nm)的作圖，其顯示與該裸基材相比，該可撓裝置在250-700奈米範圍內之UV-Vis光學透射光譜；圖9是說明最終裝置之透明度的照片；圖10是電流密度J(安培/平方公分，A/cm2)對電壓V(伏特，V)之作圖，其是對於量度在+2至-2V之電壓範圍內且依從設定在10毫安培之Pt/PEDOT：PSS/Au記憶裝置的一般J-V曲線，其中該掃描方向由所標註之箭頭指明。
圖11A是該裝置之剖面TEM影像，其描繪厚度約40奈米(nm)之非結晶型PEDOT：PSS層；圖11B是剖面的STEM影像，其顯示由Au原子構成之連接上方與下方電極的纖絲，其中包圍區"d"指明用於EDX分析之點；圖12是強度(計數)對能量(千電子伏特，keV)之作圖，其是由包圍區所得的點EDX光譜，分別在2.12及9.7keV上顯示Au M及Au Lα峰；圖13A是電流密度J(安培/平方公分，A/cm2)對電壓V(伏特，V)之作圖，其顯示全PEDOT電阻式記憶體(其顯出WORM行為)的一般J-V特性；圖13B是電流密度J(安培/平方公分，A/cm2)對電壓V(伏特，V)之作圖，其顯示在周圍空氣中貯存3個月後所測量之該裝置的J-V行為，證實裝置效能之變差是可忽略的； 圖13C是顯示新製成及經貯存之裝置的ON/OFF比率的比較的作圖；圖13D是電流密度J(安培/平方公分，A/cm2)對電壓V(伏特，V)之作圖，其顯示新製成及經貯存之裝置的保持測試的量度；圖14A是該PEDOT薄膜之GIWAXS圖形；圖14B是側邊顯示刻度條之m-PEDOT薄膜的GIWAXS圖形；圖15是強度(任意單位，a.u.)對Qz/nm-1的作圖，其顯示沿著該二膜之Qz方向之強度積分，指明源於該π-π堆疊及該聚合物主幹之交互作用的峰；圖16A顯示在PET上所旋塗之m-PEDOT膜的0.25微米×0.25微米AFM相影像；圖16B顯示在m-PEDOT上所旋塗之PEDOT的0.25微米×0.25微米AFM相影像，其將PEDOT域顯示成亮的延長特徵；及圖16C顯示在金屬基材上所旋塗之PEDOT的0.25微米×0.25微米AFM相影像，Pt顯出顆粒型態。
本揭示首次證實：使用單一聚合物材料以製成全電阻式記憶裝置。本發明人驚訝地發現：某些聚合物諸如聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)：聚(苯乙烯磺酸)[PEDOT：PSS]可同時作為電極及電子裝置之活性聚合物 層的材料。
該以聚合物為底質之裝置特別有用於製造在有機聚合物基材上所製成之電裝置，因為所有的電極及活性聚合物層可有利地被旋轉澆鑄，而使低溫處理可行。所揭示之裝置構造具有數項優點，包括容易製造、透明性、可撓性、低電壓操作及與滾筒對滾筒之大規模製造的相容性。
令人驚訝地，申請人發現：本揭示之以聚合物為底質之裝置顯出一般WORM記憶行為且在低讀取電壓下顯現出優越效能與高的ON/OFF比率。該高的ON/OFF比率意謂在此種裝置中更長之數據保持能力及更低之數據誤讀可能性。該低的電壓操作使該裝置對於可攜式應用具有吸引力。
通常，本文所述之以聚合物為底質之裝置包含基材；設置在該基材上之第一電極；設置在且接觸該第一電極之活性聚合物層；及設置在且接觸該活性聚合物層之第二電極，其中該第一及第二電極是包含摻雜之導電有機聚合物的有機電極，該活性聚合物層包含該第一及第二電極之導電性有機聚合物，且該第一及第二電極具有比該活性聚合物層高至少103的導電率。
在該以聚合物為底質之裝置中可以使用任何基材，包括矽、玻璃、石英、熔合的矽石、塑膠、鈔票、紙及紡織品及類似者。在一具體例中，該基材是可撓的。可撓基材通常包括天然聚合物(例如紙或布)及合成聚合 物，尤其是熱塑性聚合物諸如聚(碳酸酯)、聚(酯)類諸如聚(對苯二甲酸乙二酯)、聚(萘酸乙二酯)、聚(醚醚酮)、聚(醚碸)、聚(醚醯亞胺)、聚(醯亞胺)、聚(降莰烯)、前述聚合物之共聚物及類似者)二者。該基材可以是透明的及/或可撓的。特定之基材是聚(醚醯亞胺)，例如得自Sabic Innovative Plastics之商品名為ULTEM®之聚(醚醯亞胺)。另一特定基材是聚對苯二甲酸乙二酯。
該有機電極包含摻雜之導電有機聚合物，其包含本質導電之有機聚合物及增加該本質導電之有機聚合物之導電性的摻雜物。可以使用任何本質導電之有機聚合物，只要彼可被摻雜以提供所要之導電性。"如本文中所用之導電有機聚合物包括導電或半導電之聚合物。此種聚合物通常具有(多)-共軛之n-電子系統(例如雙鍵、芳族或雜芳族環或三鍵)，其具有不受環境因素(諸如相對濕度)影響之導電性質。有用之本質導電的有機聚合物可具有107歐姆-公分或更小、106歐姆-公分或更小、或105歐姆-公分或更小之電阻率。含有全碳芳族環之本質導電的有機聚合物可以是例如聚(苯)、聚(萘)、聚(薁)、聚(茀)、聚(芘)或其共聚物。具有含氮芳族環之本質導電的有機聚合物可以是例如聚(吡咯)、聚(咔唑)、聚(吲哚)、聚(氮呯)或其共聚物。具有含硫芳族環之本質導電的有機聚合物可以是例如聚(噻吩)、聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)或其共聚物。其他之 本質導電的有機聚合物可以是例如聚(苯胺)("PANI")、聚(對苯硫)、聚(乙炔)、聚(對苯伸乙烯)(poly(p-phenylene vinylene)或其共聚物。可以使用包含前述本質導電之有機聚合物之任一者或多者的混合物。在該揭示之以聚合物為底質之裝置中所用之本質導電的有機聚合物可以是聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)("PEDOT-PSS")。
為增加該本質導電之有機聚合物的導電率，該聚合物係與摻雜材料(摻雜物)摻雜，該摻雜物使導電率，相對於未摻雜之本質導電之有機聚合物之導電率，增加103或更大。意外地發現：使用摻雜之聚合物，相對該未摻雜之聚合物，充分地改善導電率，以致在該摻雜之聚合物作為該電極且該未摻雜之聚合物作為該活性聚合物層的情況下，可由單一聚合物材料製成裝置。
通常，摻雜材料可以是任何有機化合物，其有效增加該本質導電之有機聚合物的導電率至所要程度，卻不會明顯不利地影響該本質導電之有機聚合物之所要性質例如可撓性、耐熱性、透明性、成本、處理容易性及類似者。此外，對於摻雜物而言，沸點大於或等於120℃、或大於或等於150℃是有用的，以在該裝置製造期間促進水之移除。對於摻雜物而言，在摻雜溫度(例如10至50℃，較佳是25℃)時為液體或可與該本質導電之有機聚合物和水之溶液互溶也是有用的。例如，該摻雜物可以是乙二醇、2-丁醇、二甲基亞碸("DMSO")、二甲基甲醯 胺("DMF")、甘油、山梨糖醇、六甲基磷醯胺、石墨烯及類似物或包含前述摻雜物之至少一者的混合物。
該摻雜物之用量係使該本質導電之有機聚合物的導電率有效增加至少103或更大，或104或更大，至105。例如，該摻雜物在該摻雜之導電聚合物中的含量，以該本質導電之有機聚合物之重量計，係0.1至10重量%，較佳是0.5至10重量%，1.0至10重量%，2.0重量%至9.0重量%，3.0至8.0重量%，4.0重量%至7.0重量%或5.0至6.0重量%。
該摻雜之導電有機聚合物可另外包含在此技藝中已知之多種添加劑，以調整該聚合物之性質，只要此種添加劑不會明顯不利地影響該聚合物之所要性質。此種添加劑之實例包括低分子量及寡聚的有機半導體材料、熱固化劑、塑化劑、偶合劑、染料、阻燃劑、保濕劑、分散劑、填料、黏度調節劑及光敏單體，其含量分別可以是在此技藝中已知者，例如以該摻雜之導電有機聚合物的總重量計，是0.01至10重量%或0.01至1重量%。在一具體例中，添加劑之總量各自以該摻雜之導電有機聚合物的總重量計，是0.01至10重量%或0.01至1重量%。在另一具體例中，沒有或基本上沒有添加劑。低分子量及寡聚之有機半導體材料之實例包括蒽、稠四苯、稠五苯、寡聚噻吩、瓜青素(melocyanine)、酞青素銅、苝、紅螢烯、蔻、蒽二噻吩及類似者。
該摻雜之導電有機聚合物可具有900西門子/ 公分(S/cm)或更大之導電率。例如，該摻雜之導電聚合物之導電率可以是1000S/cm或更大、1200S/cm或更大、1300S/cm或更大、1400S/cm或更大、至高2000S/cm。可選擇地，該摻雜之導電有機聚合物可具有小於900S/cm之導電率。在每一前述例子中，導電率是對具有65奈米厚度之膜、具有40奈米厚度之膜或具有10奈米厚度之膜測量。因此，要了解：對於具有5至200奈米，較佳具有10至150奈米，20至100奈米，25至90奈米，60至80奈米或10至40奈米之厚度的膜，可以獲得此等導電率。可選擇地或此外，該摻雜之導電有機聚合物可具有1×105歐姆-公分或更小，1×104歐姆-公分或更小，1×103歐姆-公分或更小之電阻率。在前述厚度(例如65奈米、40奈米或具有10奈米厚度之膜)下可以達到如100歐姆-公分一般低之電阻率。
有利地，該活性聚合物層可包含該用於該電極之聚合物材料，除了用於該活性聚合物層之聚合物材料不摻雜在該電極中所用之量的摻雜物，以致該電極之導電性是比該活性聚合物層之導電性高至少103。據察知：該活性聚合物層可含有少量摻雜物。只要該等電極之導電率比該活性聚合物層之導電率高103，則可以製造以工作之聚合物為底質的裝置。
如本文中所用的，"設置在"是指一元件接觸另一元件，且個別元件可以有或可以沒有共同空間的。"接觸"是指一元件可以完全或部份地接觸另一元件。因 此，該基材101可與該電極106有共同空間(未顯示)或圖1中所示地沒有共同空間。然而，電極106之第二面104係完全或部份地接觸鐵電層112之第一面108；且活性聚合物層112之第二面110完全或部份地接觸(未顯示)第二電極116之第一面114。
電極106、116是包含摻雜之導電有機聚合物的有機電極，該摻雜之導電有機聚合物包含本質導電之有機聚合物及有效增加該本質導電之有機聚合物的導電率之量的摻雜物。該有機電極可具有1×105歐姆-公分或更小、1×104歐姆-公分或更小、或1×103歐姆-公分或更小之電阻率。可以獲得如100歐姆-公分一般低之電阻率。活性聚合物層112可以是含有在該電極中之該導電有機聚合物的有機物。在一具體例中，二電極106、116和活性聚合物層112以及基材101是有機的。
據察知：該第一電極或該第二電極或二者可包含印刷圖形。例示之印刷圖形包含連續線條。有利地，該等線條不交叉。在一些具體例中，該第一及第二電極之線條在該電極內是平行的，且該第一及第二電極之線條是垂直的。該等線條可具有0.1至10公分、0.5至5公分或1至4公分之長度。該等線條之寬度依照應用而改變且可以是1微米至200微米、10至150微米或25至100微米。該等線條之厚度可以是5至1000奈米、10至1000奈米或5至500奈米。
在一特定具體例中，該以聚合物為底質之裝 置是以聚合物為底質之薄膜裝置，特別是以可撓聚合物為底質之薄膜裝置，其中該等電極之每一者及該活性聚合物層具有5至1000奈米之厚度，其中該厚度是與該基材表面垂直之維度。如上述，該等電極及該活性聚合物層可以是連續或不連續的。在不連續之層的情況中，這是指該層之每一部份與其鄰近之部份分開。換言之，不連續層是隔開之獨立元件的整體。連續層可以不必須完全覆蓋表面(彼可具有開口或穿過該層之穿孔)。該電極是摻雜之導電有機聚合物，且該電極係設置在且接觸該活性聚合物層之至少一表面。
例如，在薄膜裝置中之每一層的厚度可以是5至1000奈米、10至1000奈米、5至500奈米、10至500奈米、5至200奈米、10至200奈米、5至100奈米、5至120奈米、10至100奈米或60至120奈米。雖然每一組件之厚度可依照應用來改變，有機電極可具有5至150奈米、10至120奈米、15至1000奈米、20至90奈米或30至80奈米之厚度。該活性聚合物層可具有5至100奈米、10至90奈米、15至80奈米、20至70奈米或30至60奈米之厚度。該裝置之總厚度可以是例如20至5000奈米、或30至3000奈米、40至2000奈米或50至1000奈米。
因此可以製造多種裝置，例如記憶裝置、非依電性記憶裝置、電容器、二極體或包含前項之至少一者的電裝置。所述之以聚合物為底質之裝置可定位在薄膜層 中以形成較大之組合件，例如積體電路板。
申請人已發現：該揭示之以聚合物為底質之裝置顯出一般之WORM記憶行為且顯現有在低讀取電壓下具有高ON/OFF比率的優越效能。該高的ON/OFF比率意謂著在此等裝置中較長之數據保持能力及較低之數據誤讀可能性。該低的電壓操作使該等裝置對可攜式應用具吸引力。
該等裝置在低的電壓(例如低於2V)下一般是處於低電阻狀態中。這是該等裝置之ON狀態且可以歸因於該記憶體之"1"狀態。施加相對高之電壓(例如高於3.5V之電壓)，將該裝置寫入高電阻狀態，此為該記憶體之OFF狀態。在該書寫步驟之後，來自該裝置之電流是低的(例如<10-3A/cm-2)且可被視為該記憶體之"0"狀態。在此階段，該裝置被視為固定且不再能被再書寫、編輯或竄改，以突顯彼在防禦、數據防護應用上的用途。在該裝置中所貯存之資訊可在低電壓(例如低於1V)下被存出/讀取很多次。在一較佳具體例中，該以聚合物為底質之裝置具有低的書寫電壓(低於3V)、高的ON/OFF比率(大於10-3)、良好之保持特性(大於10,000秒)及在常溫貯存之安定性(多於3個月)。在一些具體例，該ON/OFF比率等於或大於約104。
上述裝置及裝置組件可藉由以下方法製造：設置第一電極在基材表面上，將活性聚合物層設置在相對該基材之電極面上；且將第二電極設置在該活性聚合物層 上，其中該第一及第二電極可包含摻雜之導電有機聚合物，且該活性聚合物層包含該第一及第二電極之導電有機聚合物，只要該第一及第二電極具有比該活性聚合物層之導電率高至少103的導電率。
隨意地，在設置該第一電極之前，可對該基材進行多種處理，例如清潔、底漆處理、電暈處理、蝕刻處理、電漿處理及類似者。例如，可利用對已知污染物專用之溶劑(例如脫模劑)清潔該基材。用於聚合物基材之例示的溶劑包括去離子水、醇類(諸如甲醇、乙醇及異丙醇)、丙酮、乙酸乙酯、氯化烴類(諸如二氯甲烷)、及類似者、或包含前述溶劑之至少一者的混合物。清洗可以是相繼的，例如丙酮，接著異丙醇，接著水。基材清潔經常在裝置製造之前進行，但也可在中間階段進行。
可選擇地，或此外，該基材可經電暈或電漿處理，以例如使其表面具有親水性，因此促進電荷轉移及與該電極有更好的黏合。表面之處理可以是例如藉由將該基材表面曝於氧電漿或UV臭氧或藉由自組單層("SAM")之塗覆，諸如16-巰基十六烷酸以使基材具親水性。
在該基材表面之製備及任何中介層(例如底漆或黏合劑)之沉積後，第一電極沉積在該基材上，接著該活性聚合物層，接著該第二電極。該等電極可被預形成，然後轉移至該基材，或直接形成在先前之層上。直接形成通常是較佳的，特別是在薄膜裝置之情況中。
該活性聚合物層之沉積可另外藉由在此技藝中已知之措施進行，例如濺射、CVD、或用於無機材料之溶膠-凝膠沉積。活性聚合物之薄膜可藉由溶液旋轉塗覆或浸漬澆鑄、朗謬-布洛傑("LB")單層成長、及氣相沉積聚合、噴墨印刷、凹版印刷、滾筒對滾筒之處理、滴式澆鑄、噴霧及類似者製造。這些沉積方法可以在低於200℃之溫度下進行，而使其能用於有機基材。具有不同厚度之膜可藉由控制該旋轉條件、溶液濃度及/或使用多重塗覆方法獲得。例如，旋轉塗覆可以在100至6000rpm、500至5000rpm、1000至4000rpm、1500至3000rpm或2000至2500rpm下進行例如5至120秒，較佳進行15至90秒，更佳進行20至70秒，以形成該活性聚合物層。
該以聚合物為底質之膜可被退火以移除殘留之溶劑或改良結晶度。例如，該膜可在80至150℃真空下退火。此方法可獲得具有50奈米至大於1微米厚度的膜。
同樣地，該摻雜之導電有機聚合物之沉積可藉由塗覆方法諸如溶液旋轉塗覆、溶液澆鑄、噴墨印刷、滴式澆鑄、凹版印刷、滾筒對滾筒之處理及類似者達成。在一具體例中，沉積是藉由在例如100至6000rpm、500至5000rpm、1000至4000rpm、1500至3000rpm或2000至2500rpm下，將本質導電之有機聚合物、摻雜物及溶劑之溶液旋轉澆鑄例如5至60秒、15至45秒或20至40秒，以形成該摻雜之導電有機聚合物層。可選擇 地，該摻雜之導電有機聚合物可沉積成圖形，例如藉由平版印刷、噴墨印刷、需求點滴式(drop-on-demand)壓電噴墨印刷術或滴式澆鑄，以形成該摻雜之導電有機聚合物的圖形層。
形成該層之後是在有效移除殘留的溶劑(其中溶解該摻雜之導電有機聚合物，其一般是水或水與其他溶劑之混合物)的溫度及時間下將該層退火。退火所用之溫度可以是固定的或可以隨著該退火方法之推進而增加，例如可以維持在高於該玻璃轉換溫度("T-Tg")之固定溫度下。
在熱退火之前或之後，例如藉由反應性離子蝕刻("RIE")，該電極可另外被圖形化。例如，在反應性離子蝕刻中，含有所要之電極圖形的光罩被放置在該電極膜之上方且高方向之具有能量之反應性離子的流(flux)被轉移至該材料表面。在進行此步驟時，隨著未覆罩之樣品被該反應性離子蝕刻去，發生該電極膜層之精確控制的圖形化。
由於可撓性、透明性、低溫加工性、在低讀取電壓下之高的ON/OFF比率、及彼所提供之用於大面積及低成本沉積技術(諸如旋轉塗覆及噴墨印刷)的潛力，該以聚合物為底質之裝置，諸如那些由摻雜之聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸酯)("PEDOT/PSS")、摻雜之聚(苯胺)("PANI")及類似者作為該等電極及未摻雜之PEDOT/PSS、PANI及類似者 作為該活性聚合物層所製者，可被製造以作為記憶裝置(例如WORM)、電容器、電晶體、二極體或包含前述之至少一者的電裝置。可以使用多種可撓基材，包括合成聚合物、紙、布或其他天然物質，而能製造相對多種之包含該以聚合物為底質之裝置的物件。因此，如鈔票、衣物、信用卡、轉帳卡、保全裝置、食物等多樣的物件如今可配備電裝置諸如記憶裝置、電容器、感應器及類似者。
以下實例僅是說明本文所揭示之裝置及方法，卻無意限制其範圍。
〔實施例〕
在一些實例中，使用原子力顯微鏡(AFM,Agilent 5400)研究摻雜及未摻雜之PEDOT：PSS薄膜的型態。在康乃爾大學中之康乃爾高能同步加速器源之D線進行切線入射廣角X光散射(GIWAXS)測量。具有1.167Å波長之寬帶通(1.47%)之X光被照在具有0.15°之切線入射角的樣品上。具有46.9微米之畫素尺寸的50×50毫米CCD偵測器(Medoptics)被放置在距該樣品95毫米處。使用1.5毫米寬之鉭棒以阻斷在小角度面積中之強散射。曝露時間是1秒。藉由集中的離子束(FIB,Helios 400s,FEI)，利用舉出(lift-out)法，製備用於剖面TEM分析之樣品。該薄片利用Ga離子束(30kV,0.28nA)以使之變薄且在2kV及47pA下清潔。使用Titan ST 300kV以供高解析透射電子顯微術(HRTEM)及STEM之顯像。包 括保持試驗之電特性化係在周圍空氣中，使用Keithley 4200半導體參數分析儀進行。
實例1. 在玻璃基材上所製成之裝置
在丙酮、異丙醇及DI(去離子)水中，藉由超音波清潔玻璃基材。該表面之另外的清潔係藉由在約10W之低RF功率下，利用O2電漿處理該玻璃基材1分鐘而進行。得自Heraeus之商品名為CleviosTM PH 1000之PEDOT：PSS摻雜約5重量%之DMSO，以獲得約900S/cm之最大導電率。該摻雜之PEDOT：PSS在該玻璃基材上在500rpm下旋轉5秒，接著在2000rpm下旋轉30秒。該下方電極之厚度約60奈米。該下層在120℃下乾燥1小時。在此之後，該活性聚合物層(亦即未摻雜/初始之PEDOT：PSS)在類似條件下在該下方電極上旋轉。最後，摻雜之PEDOT：PSS被噴墨印刷以形成上方電極。使用MicroFab JetlLab II壓電式噴墨印刷機以噴墨印刷該摻雜的PEDOT：PSS上方電極。
該裝置之電流密度(J)對電壓(V)之作圖說明係在圖2中顯示。如圖2中所示的，在該高的電流密度(約1A/cm2)下，全聚合物(all polymer)PEDOT：PSS記憶裝置在低於2之電壓下是處於低電阻狀態中。這是該裝置之ON狀態且可歸因於該記憶體之"1"狀態。施加高於3.5V之電壓將該裝置書寫成高電阻狀態，其是該記憶體之OFF狀態。此程序可在圖2中，於對原始裝置 之由0至5V的第一掃描中看見。在該書寫步驟後，來自該裝置之電流如<10-3A/cm一般低且可被認為是該記憶體之"0"狀態。該裝置如今被設定且不再能被再書寫、編輯或竄改。在該裝置中所貯存之資訊可在低於1V之電壓下被存取/讀取很多次。這是藉由從5至-5V往返掃描該裝置所顯示的，如圖2中所示的。
實例2. 在聚對苯二甲酸乙二酯基材上所製成之裝置
在丙酮、異丙醇及DI水中，藉由超音波清潔聚對苯二甲酸乙二酯("SABIC")基材。該表面之另外的清潔係藉由在約10W之低RF功率下，利用O2電漿處理該PET基材1分鐘而進行。得自Heraeus之商品名為CleviosTM PH 1000之PEDOT：PSS摻雜約5重量%之DMSO，以獲得約900S/cm之最大導電率。該摻雜之PEDOT：PSS在該PET基材上在500rpm下旋轉5秒，接著在2000rpm下旋轉30秒。該下方電極之厚度約60奈米。該下層在120℃下乾燥1小時。在此之後，該活性聚合物層(亦即未摻雜/初始之PEDOT：PSS)在類似條件下在該下方電極上旋轉。最後，摻雜之PEDOT：PSS被噴墨印刷以形成上方電極。使用MicroFab JetlLab II壓電式噴墨印刷機以噴墨印刷該摻雜之PEDOT：PSS上方電極。圖3A顯示所完成之全聚合物(all-polymer)之可撓且透明之以聚合物為底質之裝置，同時圖3B顯示該噴墨印刷之上方電極的顯微鏡影像。
比較用實例3. 具有銀電極之WORM記憶體
圖4顯示WORM記憶體之行為，其中PEDOT：PSS是該活性聚合物層且銀(Ag)金屬是作為電極。該裝置顯出與該全聚合物PEDOT：PSS記憶體相反之行為，然而具有WORM記憶體之行為。該裝置在低電壓(<0.2V)下使用低電流密度時是處於高電阻狀態("OFF")。這可被認為是記憶體之OFF狀態或"0"狀態。該裝置可在約0.3V之電壓下被書寫成低電阻狀態或切換成ON。這是永久的且若利用高電流密度則該裝置仍在低電阻狀態中，如由1至-1V之電壓往返掃描所見的。該裝置顯出低的電壓操作且可在0.2V下利用比該全PEDOT：PSS電阻式WORM記憶體低的低ON/OFF比率(約<102)讀取。
比較用實例4. 具有金及鉑電極之WORM記憶體
已製成且在圖5中概略顯示金屬/PEDOT：PSS/金屬電阻式記憶裝置，其中使用金(Au)電極120及鉑(Pt)電極118以分別用於該上方及下方電極。
圖10顯示具有金屬電極之單極性雙穩態WORM記憶裝置的特性電流密度-電壓(J-V)作圖。這些記憶裝置之電特性在下方電極被接地且掃描偏壓施加至該上方電極的狀況下來進行。對於所有的原始裝置而言，在處於正偏壓下之活性PEDOT：PSS層中之電流在低電壓下 緩慢地增加，接著在約0.6V下電流密度突然增至100A/cm2，在0.6V以上，達到洩漏電流密度的飽和。此是顯示在圖10中由a→b→c所表明之順序中。此種由高電阻狀態("HRS")至低電阻狀態("LRS")的突然變換在此種記憶裝置中可被認為是該"書寫"步驟。隨後之由2至-2V的電壓掃描(由d→e表明)並不改變該電池之電阻狀態，此意謂該數據一旦已書寫僅可被"讀取"。在PEDOT：PSS電阻式記憶體中，此種行為可歸因於經由電荷所引發之氧化所致之導電PEDOT+纖絲之形成。然而，在此情況中，經由電荷所引發之氧化所致之導電PEDOT+纖絲的形成不太可能是因為(a)彼不能解釋電流密度之突然增至100A/cm2，及(b)雖然有在相反極性中之電壓掃描，該電阻狀態不能被改變。該程序之不可逆性指明：在b點之電流的突然上升是因金屬纖絲的形成，此可能是由於Au原子在由該上方電極至下方電極所施加之場下的擴散所引起的。
圖11A顯示在施加切換電壓前(HRS狀態)，該裝置Au/PEDOT：PSS/Pt堆疊體之剖面TEM影像。注意到：該PEDOT：PSS膜(38奈米)顯出非結晶本質且無任何金屬擴散之跡象。相對地，圖11B顯示一種裝置，其已藉由2V正偏壓之施加書寫成低電阻狀態。也注意到：金屬之纖絲在其已書寫至該LRS之後係清晰明顯的在該裝置中。在該非結晶型聚合物膜中所擴散之Au原子形成連接上方及下方電極之橋，導致在該LRS狀態 中之該記憶體的歐姆行為。為調查此纖絲之組成，對於在該LRS狀態中之記憶單元進行剖面掃描穿隧電子顯微術("STEM")且顯示於圖11B中。使用STEM模式之高角度環狀暗場("HAADF")成像提供由於Z對比所致之重元素的敏感成像。在圖11B中之分析清楚顯示在該PEDOT：PSS膜內之約45奈米長及4-5奈米寬之連續纖絲。在該裝置內發現此種連接金屬纖絲之數項例子。在圖12中所示之該金屬纖絲的點能量分散性X光("EDX")分析另外證實Au原子之存在。在該STEM模式下，該點尺寸可控制於極小尺寸，一般是0.5至1奈米，此排除由該上方Au電極收集訊號的可能性。在2.12keV及9.71keV所發生之峰分別被確認為Au M及Au Lα。同時，進行與該Au纖絲相鄰之PEDOT：PSS的EDX分析，其不顯出Au訊號。這另外證實：對於Au電極並無訊號出來。在此重要的是要提及：雖然其他團體已報告在相反電壓或高電流下該金屬纖絲之"熔出"或"破裂"，在此並未觀察到可逆行為。在±4V之掃描偏壓下，Au/PEDOT：PSS/Pt裝置之電流-電壓(J-V)特性也被測量。於該測量儀器之順服程度時該電流保持在高程度且飽和，指明該裝置即使在較高偏壓或較大電流流動下並不切換至該HRS(高電阻狀態)或轉成OFF。反之，觀察到：該Au電極在較高偏壓(約4V)下剝離，這可能是因為焦耳加熱。這與以下提議符合：在具有金電極之裝置的情況中，該記憶體效應是不實際；所以裝置不能用於實際的應用。雖然 這些裝置顯現出非依電性、雙穩態及WORM行為，該切換機轉(金屬纖絲形成)被爭論是Au擴散程序所產生的而非PEDOT：PSS本身的特性。此觀察也可以解釋在所報告之使用金屬電極(尤其是Au)的PEDOT：PSS電阻式記憶體的行為中為何會有大的變化。已知：Au電極之部分或完全擴散經過該活性聚合物層可遮蔽該裝置之真實行為且產生此種變化。為研究PEDOT：PSS之真實記憶行為，必須消除金屬纖絲之形成可遮蓋該PEDOT：PSS活性層本身之真實電阻式切換行為的可能性。因此，可如下述地製作全聚合物之不含金屬的PEDOT：PSS電阻式記憶裝置，其中金屬用導電聚合物接點代替。
實例5. 在聚對苯二甲酸乙二酯基材上所製成之全聚合物裝置
如圖6中所示的，使用經改良之PEDOT：PSS("m-PEDOT")代替金屬以製作導電電極。在比較用實例4中所述之WORM記憶裝置中之金屬電極用已添加4重量%之二甲基亞碸之經改良的PEDOT：PSS代替。在圖3A中概略說明在PET基材上的全PEDOT：PSS記憶裝置的裝置剖面，且此裝置之結構係在圖6中概略顯示且在以下更詳細說明。為製作全聚合物裝置，m-PEDOT單層被旋轉澆鑄在預先清潔之基材上，接著在120℃之熱板上退火1小時以形成該下方電極。一旦完全地被烘烤，該層變為不可溶，而使隨後之活性聚合物層PEDOT能旋轉澆 鑄。為證實PEDOT：PSS底層並無再溶解，在Si晶圓上所旋塗之PEDOT：PSS薄膜在去離子("DI")水中浸漬30分鐘。使用PEDOT：PSS作為水溶液。在浸漬前後發現所測量之PEDOT：PSS膜厚度差異可忽略。在該活性層之後，使用以經調配之m-PEDOT為底質之墨液以噴墨印刷上方電極之陣列。使用Dektak側面儀所測量之下方電極、活性層及上方電極之厚度分別是30±2奈米、40±2奈米及90±5奈米，這些藉由剖面透射電子顯微術("TEM")確認。
該裝置之真實照片顯示於圖7中，其中展示該基材之可撓性。圖8顯示該裸塑膠基材及完整的全PEDOT：PSS裝置堆疊體之UV-Visible光學透射光譜(波長λ=250-700奈米)。該光學透射在350奈米-600奈米之波長範圍內由82%僅降至76%。最終之裝置堆疊體的優越透明性在圖9所示之真實照片中證明。
新製成之在可撓PET基材上的全PEDOT：PSS電阻式記憶體的J-V特性係在圖13A中顯示。明顯不需要"形成"方法以在這些裝置中引發該記憶行為。該裝置在低於約3V之電壓下一般是處於低電阻狀態("LRS")。此狀態可被認為是該記憶體之ON狀態。施加相對高之電壓(高於3.5V)，將該裝置書寫成HRS，而變為該裝置之OFF狀態。在該書寫步驟後，來自該裝置之電流是低的(<10-3A/cm)且保持在至多±7V之低程度下。在此階段，該裝置被認為是固定的且不能再被書 寫、編輯或竄改，凸顯其在保全及資料防護應用中的潛在用途。並且，在低操作電壓下，該高的ION/OFF比率(>3×103)意謂在此等裝置中較低之數據誤讀可能性。
在這些裝置中所貯存之資訊可以使用小電壓(例如1V或更低)來存取或讀取很多次。在由0至±7V(由d→e所指明的)之多重電壓掃描後，該裝置仍保持在該HRS或該OFF狀態，證明有良好之電雙穩性。所測量之全部的裝置在較高電壓下顯現出由導電("LRS")狀態至非導電(HRS")狀態之不可逆的變換。此不可逆且可複製之切換過程對於在實際電路中的記憶組件是必要的。這些裝置之J-V特性係在周圍空氣中貯存3個月後被測量，如圖13B中所顯示的。該切換特性及裝置效能被保持，此意謂這些全PEDOT：PSS記憶裝置之優越穩定性。圖13C比較在製造後立即(新製成的)測量的及在貯存3個月後測量的ION/OFF比率。在低電壓區(<2V)中，該老化裝置之稍高的ION/OFF比率可歸因於在該老化裝置之OFF狀態中之較低的洩漏電流，而ON狀態之電流保持類似情形。在比較時，在較高電壓下，該老化裝置之ION/OFF比率比該新製成的裝置下降速率更快，這可能歸因於該聚合物薄膜由於隨著時間氧化而有較高導電性，這也可在圖13B中看見。
也調查該具有聚合物電極之PEDOT：PSS記憶體之保持特性。圖13D顯示所測量之該ON及OFF狀態電流之大小與時間(10,000秒)之關係。該ON狀態 (LRS)電流係在將該裝置切換至該OFF狀態前在0.5V下測量。在比較時，該OFF電流係在藉由施加高電壓，將該裝置切換至OFF狀態(HRS)後測量。該裝置即使在10,000秒後顯示100之ON/OFF比率，此指明這些裝置之優越的保持特性。為供比較，也測量在周圍條件中貯存3個月後之該全聚合物記憶裝置的保持特性，但如圖13D中所示的，在該ON狀態中的電流值並沒有觀察到明顯的下降。在3個月後，該OFF狀態之電流減少成接近十分之一，此與在圖13B中所顯示之該J-V數據符合。
對於雙穩態聚合型電阻式記憶裝置之最受廣泛報告之切換機轉是基於纖絲的導電。通常用於聚合型系統的有二種形式之導電纖絲，特別是包含PEDOT：PSS作為該活性聚合物層者。一者為包含在所施加之電場下該電極金屬原子之氧化還原或擴散之任一者的金屬纖絲，而另一者是主要與該PEDOT：PSS薄膜之氧化及還原相關的分子纖絲。使用切線入射廣角X光散射("GIWAXS")及原子力顯微術("AFM")調查m-PEDOT及PEDOT膜之型態及結晶度。這些結果意謂具有聚合物電極之裝置的ON至OFF切換行為也可能與該PEDOT：PSS聚合物膜之型態改良有關。
PEDOT及m-PEDOT薄膜之GIWAXS圖形分別在圖14A及14B中顯示。該m-PEDOT膜顯出比該PEDOT膜更佳之結晶度，如藉由從π-π堆疊及該聚合物主幹之較強的擴散強度所指明的。圖15比較二膜之沿著Qz 方向的整合強度。在Qz=12.4及17.7nm-1(d間隔=5.1Å及Å)所發生之在該m-PEDOT膜中的二散射峰分別對應於該主幹中間鏈平面距離及該等π軌道間之距離。在分子程度上，所增加之π-π軌道交互作用促進較佳之電荷輸送，導致m-PEDOT膜比非結晶型PEDOT膜更高之導電率。m-PEDOT膜之更高的導電率也可以基於在圖16A中所顯示之藉由間歇接觸模式AFM所研究之型態來說明。在m-PEDOT中，高沸點溶劑例如DMSO或二乙二醇("DEG")之添加使過量之PSS相分離成多個富PSS區，同時該等PEDOT粒子混在一起以形成導電纖維(在相影像中之亮纖維)之中間連接的網絡。使電荷可以自由移動通過之高導電之PEDOT纖維的存在導致該m-PEDOT膜之高的導電率(>900S cm-1)，使彼適合作為電接點。
在m-PEDOT膜及Pt基材上所旋轉澆鑄之PEDOT層的相影像分別在圖16B及16C中顯示。在m-PEDOT層上所旋塗之未改質的PEDOT膜顯出在PSS基質中所分散之PEDOT之長的特徵及顆粒，類似於下方之m-PEDOT膜。這相對於在金屬(Pt)基材上所成長之PEDOT膜之粒狀型態，如圖16C所見的。下方m-PEDOT電極膜之纖維型態據相信會促進PEDOT鏈優先排列在界面上，且形成用於使電荷由該下方電極自由移動至該PEDOT活性層的導電路徑。這也可解釋在低電壓下該記憶裝置之一般ON狀態，如在該J-V特性中所注意到的。然而，已知：在大的施加電場存在下，絕緣PSS-鏈移向該 界面且防止電荷由該下方電極輸送至該PEDOT+纖維。此種經阻礙之電荷輸送導致該PEDOT：PSS膜之導電率逐漸下降且因此使電流密度也在高電壓下降低。另外之電壓掃描導致這些裝置之低的電流反應或該OFF狀態。具有高電壓(±12V)以致能看見該行為穩定性之WORM記憶裝置已被特徵化。這是要看見是否該PSS擴散可被逆反且是否該裝置可被返回至該ON狀態。來自全聚合物記憶裝置之電流即使在至高12V之高電壓下仍是低的。因此，並不觀察到任何可逆行為，其另外證實該聚合物裝置之穩定的WORM行為。此種在型態上之不可逆之場引發的改變定義在PEDOT：PSS電阻式記憶裝置中的WORM行為。
前述之實例顯示全聚合物之單寫多讀型(Write-Once-Read-Many times')電阻式記憶裝置已使用單一聚合物PEDOT：PSS在可撓基材上製成。使用經溶劑改質之PEDOT：PSS之旋轉澆鑄或噴墨印刷膜以作為電極，同時使用未改質或原狀的PEDOT：PSS作為該半導活性層。全聚合物裝置在低電壓下顯現出不可逆但穩定之由低電阻狀態(ON)至高電阻狀態(OFF)的變換，此係由於在該電極介面上PEDOT及PSS之電場引發之型態重組所致。然而，在該金屬-PEDOT：PSS裝置中，已顯出金屬纖絲形成，且由起初之高電阻狀態(OFF)切換成該低電阻狀態(ON)。全PEDOT：PSS記憶裝置具有低的書寫電壓(低於3V)、高的ON/OFF比率(大於103)、良好保持特性(大於10,000秒)及在周圍貯存時之穩定性 (大於3個月)。
總而言之，在一具體例中，以聚合物為底質之裝置包含基材(較佳是矽、玻璃、石英、熔化的矽石、聚合物、紙鈔、紙或紡織品，甚至更佳地該基材是可撓的)；設置在該基材上之第一電極；設置在且接觸該第一電極之活性聚合物層；及設置在且接觸該活性聚合物層之第二電極，其中該第一及第二電極是有機電極，其包含摻雜之導電有機聚合物，較佳包含本質導電之有機聚合物(較佳地其中該本質導電之有機聚合物是聚(苯)、聚(萘)、聚(薁)、聚(茀)、聚(芘)、聚(吡咯)、聚(咔唑)、聚(吲哚)、聚(氮呯)、聚(苯胺)、聚(噻吩)、聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)、聚(對苯硫)、聚(乙炔)、聚(對苯伸乙烯)、前述聚合物之共聚物或包含前述聚合物或共聚物之至少一者的混合物，甚至更佳是聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)、聚(苯胺)、聚(吡咯)、或包含前述本質導電之有機聚合物的至少一者的混合物)及含量係有效增加該本質導電之有機聚合物之導電率的摻雜物(較佳含量係有效地將該本質導電之有機聚合物之導電率增加10的2次方倍或更多，更佳地其中該摻雜物是具有120℃或更高之沸點且與該本質導電之有機聚合物與水之溶液互溶之有機化合物，最佳地其中該摻雜物是乙二醇、2-丁酮、二甲基亞碸、二甲基甲醯胺、甘油、山梨糖醇、六甲基磷醯胺、石墨烯或包含前述摻雜物之至少一者的混合物，尤其是 DMSO)，較佳地含量以該本質導電之有機聚合物的重量計係2.0至10.0重量%，其中該活性聚合物層包含聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)；且該第一及第二電極分別包含摻雜二甲基亞碸之聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)；其中該活性聚合物層包含該第一及第二電極之導電性有機聚合物，且該第一及第二電極具有比該活性聚合物層高至少10的3次方倍的導電率，較佳地其中該有機電極之導電率在65奈米厚度下測得為900西門子/公分或更大，或該有機電極之導電率在65奈米厚度下測得為小於900西門子/公分，且較佳地其中該有機電極之電阻率為1×105歐姆-公分或更小。在任何先前之具體例中，該第一電極、第二電極或二者較佳具有5至120奈米之厚度，其中該第一電極、第二電極或二者被圖形化，且該裝置是可撓的。該裝置較佳是記憶裝置、電容器、電晶體或二極體。
在另一具體例中，製造以聚合物為底質之裝置的方法包含將第一電極設置在基材上；將活性聚合物層設置在該第一電極上；且將第二電極設置在該活性聚合物層上，其中該第一及第二電極是有機電極，其包含摻雜之導電有機聚合物，較佳包含本質導電之有機聚合物(較佳地其中該本質導電之有機聚合物是聚(苯)、聚(萘)、聚(薁)、聚(茀)、聚(芘)、聚(吡咯)、聚(咔唑)、聚(吲哚)、聚(氮呯)、聚(苯胺)、聚(噻吩)、聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)、聚(對苯硫)、聚 (乙炔)、聚(對苯伸乙烯)(poly(p-phenylene vinylene))、前述聚合物之共聚物或包含前述聚合物或共聚物之至少一者的混合物，甚至更佳是聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)、聚(苯胺)、聚(吡咯)、或包含前述本質導電之有機聚合物的至少一者的混合物)及含量係有效增加該本質導電之有機聚合物之導電率的摻雜物(較佳含量係有效地將該本質導電之有機聚合物之導電率增加10的2次方倍或更多，更佳地其中該摻雜物是具有120℃或更高之沸點且與該本質導電之有機聚合物與水之溶液互溶之有機化合物，最佳地其中該摻雜物是乙二醇、2-丁酮、二甲基亞碸、二甲基甲醯胺、甘油、山梨糖醇、六甲基磷醯胺、石墨烯或包含前述摻雜物之至少一者的混合物，尤其是DMSO)，較佳地含量以該本質導電之有機聚合物的重量計係2.0至10.0重量%，其中該活性聚合物層包含聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)；且該第一及第二電極分別包含摻雜二甲基亞碸之聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)；其中該活性聚合物層包含該第一及第二電極之導電性有機聚合物，且該第一及第二電極具有比該活性聚合物層高至少10的3次方倍的導電率，且其中該第一及第二電極之設置分別包含由包含本質導電之聚合物、摻雜物及溶劑之組成物形成一層；及由該層移除溶液以提供該電極；較佳地其中該有機電極之導電率在65奈米厚度下測得為900西門子/公分或更大，或該有機電極之導電率在65奈米厚 度下測得為小於900西門子/公分，且較佳地其中該有機電極之電阻率為1×105歐姆-公分或更小。該方法可另外包含圖形化該第一電極、該第二電極或二者，較佳地藉由噴墨印刷。
如本文中所用的，"電子裝置"可包括一或多個電子組件。該一或多個電子組件可另外包含一或多個薄膜組件，其可以由一或多個薄膜形成。"薄膜"一詞是指一或多種材料之層，其形成之厚度使該一或多種材料之表面性質可被觀察，且這些性質可與整體材料性質不同。薄膜可另外被稱為組件層，且一或多個組件層可包含一或多個材料層，其例如可被稱為材料層。該一或多種材料或組件層可具有電性或化學性諸如導電率、化學介面性、電荷流動或加工性。
通常，本文所揭示之組成物及物件可替代地包含本文所揭示之任何合適的組件，或由該等組件構成或基本上由該等組件構成。該組成物及物件可另外或替代地被調配以致缺乏或基本上無先前技藝組成物中所用或在其他狀況下對於該組成物之功能及/或目的之達成係無需要之任何組份、材料、成份、佐劑或物質。
在本文中所揭示之所有範圍包括端點，且該等端點是互相獨立地可結合。"組合物"包括摻合物、混合物、合金、反應產物及類似者。另外，"第一"、"第二"及類似用詞在本文中並不表示任何順序、份量或重要性，而是用來區別各要件(element)。在本文中"一"及"該"並不 表示數量的限制且是要解釋成涵蓋單數及複數二者，除非在本文中另外指明或清楚地受上下文所否定。"或"意為"及/或"。在整個說明書中"一具體例"、"另一具體例"等意指與該具體例相關描述之特定要件(例如特性、結構及/或特徵)被包括在本文所述之至少一具體例中，且可以或可以不存在於其他具體例中。此外，要了解：所述之要件可以任何適合方式被結合於多種具體例中。所述之一層接觸另一層並不排除底漆之存在或該等層之其他處理。
雖然已描述特別具體例，現今未預見或不可預見之替代型、修正型、變化型、改良型及實質同等型對於申請人或精於此技藝之其他人士是可想到的。因此，如所提出者及如可經修改者之所附之申請專利範圍意圖包含所有此等替代型、修正型、變化型、改良型及實質同等型。
100‧‧‧裝置
101‧‧‧基材
102‧‧‧電極106之第一面
104‧‧‧電極106之第二面
106‧‧‧電極
108‧‧‧112之第一面
110‧‧‧112之第二面
112‧‧‧鐵電層/活性聚合物層
114‧‧‧第二電極之第一面
116‧‧‧第二電極

Claims (19)

  1. 一種以聚合物為底質之裝置，其包含：基材；設置在該基材上之第一電極；設置在該第一電極上且接觸該第一電極之活性聚合物層；及設置在該活性聚合物層上且接觸該活性聚合物層之第二電極，其中該第一及第二電極是包含摻雜之導電有機聚合物的有機電極，該活性聚合物層包含該第一及第二電極之導電性有機聚合物，且該第一及第二電極具有比該活性聚合物層高至少10的3次方的導電率。
  2. 如申請專利範圍第1項之以聚合物為底質之裝置，其中該有機電極之導電率在65奈米厚度下測得為900西門子/公分或更大。
  3. 如申請專利範圍第1項之以聚合物為底質之裝置，其中該有機電極之導電率在65奈米厚度下測得為小於900西門子/公分。
  4. 如申請專利範圍第1項之以聚合物為底質之裝置，其中該有機電極之電阻率為1×105歐姆-公分或更小。
  5. 如申請專利範圍第1項之以聚合物為底質之裝置，其中該摻雜之導電有機聚合物包含本質導電的有機聚 合物及含量係有效增加該本質導電之有機聚合物的導電率的摻雜物。
  6. 如申請專利範圍第5項之以聚合物為底質之裝置，其中該本質導電的有機聚合物是聚(苯)、聚(萘)、聚(薁)、聚(茀)、聚(芘)、聚(吡咯)、聚(咔唑)、聚(吲哚)、聚(氮呯)、聚(苯胺)、聚(噻吩)、聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)、聚(對苯硫)、聚(乙炔)、聚(對苯伸乙烯)(poly(p-phenylene vinylene))、前述聚合物之共聚物或包含前述聚合物或共聚物之至少一者的組合物。
  7. 如申請專利範圍第6項之以聚合物為底質之裝置，其中該本質導電的有機聚合物是聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)、聚(苯胺)、聚(吡咯)、或包含前述本質導電之有機聚合物的至少一者的組合物。
  8. 如申請專利範圍第1項之以聚合物為底質之裝置，其中該摻雜物之含量係使該本質導電的有機聚合物之導電率有效增加10的2次方或更多。
  9. 如申請專利範圍第1項之以聚合物為底質之裝置，其中該摻雜物是具有120℃或更高之沸點且與該本質導電的有機聚合物及水的溶液互溶的有機化合物。
  10. 如申請專利範圍第9項之以聚合物為底質之裝置，其中該摻雜物是乙二醇、2-丁酮、二甲基亞碸、二甲基甲醯胺、甘油、山梨糖醇、六甲基磷醯胺、石墨烯或包 含前述摻雜物之至少一者的組合。
  11. 如申請專利範圍第1項之以聚合物為底質之裝置，其中該摻雜物含量以該本質導電的有機聚合物計是2.0至10.0重量%。
  12. 如申請專利範圍第1項之以聚合物為底質之裝置，其中該活性聚合物層包含聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)；且該第一及第二電極分別包含摻雜二甲基亞碸之聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)。
  13. 如申請專利範圍第1項之以聚合物為底質之裝置，其中該第一電極、第二電極或二者具有5至120奈米之厚度。
  14. 如申請專利範圍第1項之以聚合物為底質之裝置，其中該第一電極、第二電極或二者被圖形化。
  15. 如申請專利範圍第1項之以聚合物為基礎之裝置，其中該裝置是可撓的。
  16. 如申請專利範圍第1項之以聚合物為底質之裝置，其中該裝置是記憶裝置、電容器、電晶體或二極體。
  17. 一種製造以聚合物為底質之裝置之方法，該方法包含：將第一電極設置在基材上；將活性聚合物層設置在該第一電極上；且將第二電極設置在該活性聚合物層上， 其中該第一及第二電極是包含摻雜之導電有機聚合物的有機電極，該活性聚合物層包含該第一及第二電極之導電有機聚合物，且該第一及第二電極具有比該活性聚合物層高至少10的3次方的導電率，且其中該第一及第二電極之設置分別包含：由包含本質導電之聚合物、摻雜物及溶劑之組成物形成一層；及由該層移除溶劑以提供該電極。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，其另外包含圖形化該第一電極、該第二電極或二者。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該第一電極、該第二電極或二者係經噴墨印刷。
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