TWI701346B - 經塗佈的彈性組分 - Google Patents

Abstract

本發明關於經塗佈的彈性組分(1)，尤其是經塗佈的彈性電子組分，其包含彈性基板(2)和基於耐火金屬的至少一金屬性塗佈(3)。基於耐火金屬的塗佈(3)包含大於6原子%和小於50原子%的錸(Re)。

本發明額外關於製造經塗佈的彈性組分(1)之方法，其係經由提供彈性基板(2)並且沉積至少一金屬性塗佈來製造，該塗佈是基於耐火金屬(3)並且包含大於6原子%和小於50原子%的Re。

Description

經塗佈的彈性組分

本發明關於經塗佈的彈性組分，尤其是經塗佈的彈性電子組分，其包含彈性基板和基於耐火金屬的至少一金屬性塗佈。本發明額外關於製造經塗佈的彈性組分之方法。

在彈性組分領域的技術進展乃緊密關聯於薄膜材料領域的進展。尤其，這進展使電子器材領域有進一步的發展，尤其使例如薄膜電晶體(thin-film transistor，TFT)的薄膜組分成為可能。再者，發展新整合過程的進展也允許電子器材與彈性基板組合，因而有可能製造彈性電子組分。

已經發生數十年之薄膜材料的發展和優化現在已經造成許多製造薄膜組分的有利方法。因此，此種薄膜組分舉例而言可以在大面積基板上來生產而製造得極不昂貴並且具有一致的品質。這類型之薄膜組分所最廣泛使用的二例則是二極體和電晶體，其用於許多數位和類比電路並且也作為感測器元件和用於能量恢復。

於電子器材和電子用品的領域，尤其是消費性電子器材，目前的發展愈來愈由「形式遵循功能」(form follows function)的設計所決定。彈性組分對於在現代用品中實施這設計概念來說變得更加的重要。(彈性)形式因素是關鍵的參數。組分和因此用品的彈性(也稱為彎曲性、變形性) 將在未來開啟大量的使用領域，舉例而言在健康區塊、汽車工業、人機介面(human-machine interface，HMI)或圖形使用者介面(graphical user interface，GUI)、新類型的電腦平臺、行動遠程通訊、能量管理和更多的領域。

目前在彈性電子用品的領域已經有大量的原型。這些常常使用奇特的新材料(譬如石墨烯、碳奈米管、有機半導體……)和貴金屬以便獲得所要的性質。此種原型因為成本因素而不是很適合大量生產，並且常常僅在學術上感興趣。於消費性電子器材，因而常常嘗試將建立的薄膜過程從剛性基板(譬如玻璃、矽)轉移到彈性基板(譬如聚合物膜)。

而且，專利文獻也關聯於彈性電子組分的領域。因此，舉例而言，美國專利公開案第2014 0170413 A1號揭示製造具有彈性基板之塗佈體的多樣方法。於所述方法，透明導電氧化物以及摻雜或合金化的銀所做的多樣層沉積在彈性基板上。

這類型的彈性組分(尤其是彈性電子組分)對於在顯示器、穿戴式和可攜式裝置、醫療科技(譬如醫療器材、感測器、植入物)、能量產生、能量管理和能量儲存(譬如於彈性太陽能電池、薄膜電池、電容器中)、汽車工業、蓋屋或建築科技(譬如於感測器、智慧型玻璃中)的用途來說變得更加重要。這些組分在操作或安裝期間必須承受高彈性變形，舉例而言為彎曲應力或拉伸應力。這些應力常常也是循環性的，並且對用於這些組分之材料的機械性質有嚴厲的要求。

此種彈性電子組分的導電軌或導電軌結構由於需要低電阻而常常是由Cu、Al、Ag、Cu基、Al基或Ag基合金或者貴金屬(例如Pt和Au)所組成。雖然替代選擇性材料(例如石墨烯、碳奈米管、導電性聚合物) 極有彈性，但是所具有的導電性比上述的金屬或貴金屬來得差，它們因而目前僅採用於簡單的組分中。

Pt和Au雖然具有優異的導電性以及極佳的抗氧化和抗腐蝕性，但因為成本而不適合大規模使用。

Cu、Al、Ag、Cu基、Al基或Ag基合金在斷裂時具有高伸長率。然而，它們僅顯示低的阻障作用來抵抗雜質(往內)擴散。此種擴散舉例而言可以從組分的基板或其他層發生到導電軌裡，但是也從導電軌發生到半導體裡。因而有Cu、Al、Ag或Cu、Al或Ag合金的成分擴散到半導體裡並且破壞半導體性質的風險。附帶而言，Cu、Al、Ag、Cu基、Al基或Ag基合金僅具有低的抗腐蝕性。對於也要用於具有比較高的大氣溼度之環境的組分來說，這些材料因此僅可以有限度的使用，並且由Cu、Al、Ag、Cu基、Al基或Ag基合金所組成的導電軌需要額外的覆蓋層和/或阻障層，此視個別組分的用途而定。

對於彈性組分之功能的進一步重要基準則是施加的一或多層(舉例而言為導電軌)要適當附著於基板。因為此點，所以額外施加適當的接合層，此視所用的基板而定。

於剛性電子組分，習慣上使用由耐火金屬(例如Mo、W、Ti、Ta、Cr及其合金)所組成的層作為阻障或接合層或是抗氧化或抗腐蝕的覆蓋層。因此，鉬鉭合金層便用於接觸感測器安排，舉例而言如美國專利公開案第2011199341 A1號所述。由耐火金屬所組成的層當它們施加在導電軌和存在的半導體層之間時所具有的額外優點是在導電軌和半導體之間製造了歐姆接觸。

然而，耐火金屬及其合金由於其體心立方的晶體結構而極常具有不良的變形能力，並且所具有的韌性(對於龜裂形成和龜裂傳遞的抵抗性)對於彈性組分的用途來說太低。因為此點，耐火金屬在必須具有高彈性之組分的用途因而尚未導出令人滿意的結果。接合層中的龜裂舉例而言可以傳遞到導電軌裡。這導致在導電軌中誘發龜裂，並且額外導致龜裂穿過導電軌的整個寬度。結果，電阻大大的增加；並且在極端情形下，導電軌不再是導電的。

雖然已經研究了由耐火金屬合金所組成並且在空間中的所有三方向來延伸的本體或樣品(整塊材料)，其目標在於增加延展性和衝擊韌性(舉例而言，參考Leichtfried等人的冶金和材料通訊A，第37A冊，2006年10月，第2955~2961頁)，但是尚未研究薄膜。然而，純鉬的範例舉例來說可以顯示薄膜的性質可以大大異於在空間中的所有三方向來延伸之本體的性質。因此，鉬典型而言在室溫斷裂時具有約10%的伸長率，此視微結構、殘餘應力和再結晶狀態而定。另一方面，鉬薄膜在斷裂時具有僅1到2%的伸長率。

本發明的目的因此是提供避免前述問題和缺點的彈性組分。組分應具有相較於先前技藝而有顯著改良的韌性，亦即增加對於龜裂形成和龜裂生長的抵抗性。本發明的進一步目的是提供製造彈性組分的方法。

這目的是藉由提供具有申請專利範圍第1項之特色的彈性組分以及如申請專利範圍第15項所列的製造方法而達成。有利的具體態樣是申請專利範圍附屬項的主題。

1:經塗佈的彈性組分

2:彈性基板

3:基於耐火金屬的金屬性塗佈

4:導電軌結構

5:金屬層

6:半導層

圖1：示意顯示用於電阻測量的單軸拉伸測試，其決定臨界破裂應變ε_k。L_恆定是指當中不發生伸長的固定夾鉗長度。

圖2：Mo和MoRe合金之R/R₀曲線對塗佈之Re含量的函數。「理論」所指的曲線顯示電阻的增加僅是因為樣品形狀改變所引起。

圖3：所有檢查之MoX和MoXRe合金(X=Cr、Nb、Ta、Ti、W)的R/R₀曲線。

圖4：Mo塗佈和多樣的MoRe塗佈在15%的最大應變之後的龜裂圖案之光學顯微照片(類似的行為也由MoCr相較於MoCrRe以及MoW相較於MoWRe所顯示)。

圖5：MoNb和MoNbRe在15%的最大應變之後的龜裂圖案之光學顯微照片(類似的行為也由MoTa相較於MoTaRe以及MoTi相較於MoTiRe所顯示)

圖6：測量不同Re含量之ε_k(來自失效基準R/R₀=1.2)對MoRe塗佈之Re含量的函數。

圖7：Mo塗佈在25℃和340℃下的拉伸應力、15%的最大應變之後的龜裂圖案之電子顯微照片。

圖8：Mo和MoRe合金的R/R₀曲線對塗佈之Re含量和層厚度的函數。

圖9：顯示根據本發明之經塗佈的彈性組分之多種具體態樣。

為此目的，彈性和「彈性的」(flexible)是指吸收或承受撓曲應力而對於有關組分用途的性質來說無有害效應的性質。充分彈性的組分因此也具有顯著改良的韌性。

為了本發明，顯著改良的韌性意謂組分(自然當中存在的一或多層也是)具有對於龜裂形成和龜裂生長的增加抵抗性，並且龜裂因而不形成達到特殊的應變，而僅在較高的應變下形成，或者具有經修改的龜裂輪廓。

為了描述韌性和因此的彈性，本發明的上下文使用臨界應變。臨界應變定義成在彈性基板上之一或多層的電阻R相較於初始狀態增加20%(R/R₀=1.2)的應變ε_k。於組分具有夠高之彈性的情形下，臨界應變ε_k有顯著的增加，因此一或多層的導電性維持得顯著更久。

根據申請專利範圍第1項，提供的是經塗佈的彈性組分，其包含彈性基板和基於耐火金屬的至少一金屬性塗佈。基於耐火金屬的塗佈包含大於6原子%和小於50原子%的錸(Re)。

為了本發明，基於耐火金屬的表達是指基於一或更多種耐火金屬的合金，而一或多種耐火金屬的比例構成了總合金的大於50原子%。耐火金屬是Me、W、Ta、Nb、Ti、Cr等金屬。

在高達6原子%的Re(錸)含量，基於耐火金屬之金屬性塗佈的彈性和因此彈性組分的彈性則尚未做充分的確認。

為了本發明，彈性基板是在施加撓曲應力而導致(塗佈)上面所沉積的一或多層有應變ε之情形下的基板。如果一或多層比基板薄太多，則應變是由ε=d_s/2R(d_s是基板的厚度，R是彎曲半徑)來做近似描述。如 果一或多層相較於基板而是極薄，則一或多層中的應變可以寫成近似於純粹的拉伸或壓縮應力。舉例而言，彈性基板可以是基於一或更多種聚合性材料，舉例而言為聚亞醯胺、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙酯或聚萘酸乙酯。基於一或更多種聚合性材料的多數彈性基板具有小於或等於8十億帕(GPa)的E模數。薄玻璃(厚度小於1毫米的玻璃)、金屬箔(舉例而言為厚度小於1毫米的鋼片)或礦物性材料(例如雲母)也是適合用於根據本發明之彈性組分的彈性基板。

適合本發明目的之彈性基板也可以由一層或多層或一或更多種材料所構成。類似而言，此種基板可以事先已經完全或僅部分塗佈了一或更多層的其他材料。

這組分較佳而言是經塗佈的彈性電子組分。相對於經塗佈的彈性組分(例如帶有金屬性氣體阻障層或光學層的封裝膜)，經塗佈的彈性電子組分具有傳導電流的至少一層。這舉例而言是在彈性電路、彈性顯示器、彈性感測元件、彈性薄膜電容器、彈性薄膜電池或單純的導電膜之情形。

根據本發明，經塗佈的彈性組分之基於耐火金屬的塗佈較佳而言包含大於6原子%和小於35原子%的Re。在大於35原子%的含量，則有可能在一或多種耐火金屬或耐火金屬基質與Re之間形成金屬間相。此種金屬間相的形成可以在某些合金中導致韌性降低。再者，過高的Re含量在許多情形下因為原料成本高而不再是明智的。

根據本發明，經塗佈的組分之基於耐火金屬的塗佈尤其較佳而言包含10原子%或更多的Re。在高於10原子%含量的Re，可以觀察到尤其顯著增加了臨界應變ε_k(在20%之純MoRe塗佈的情形)。

根據本發明，經塗佈的彈性組分之基於耐火金屬的塗佈較佳而言具有小於1微米的厚度。基於耐火金屬的塗佈較佳而言具有5奈米的最小厚度，更佳而言厚度為至少10奈米。也偏好從5到300奈米的厚度，甚至更佳而言從5到100奈米。當基於耐火金屬的塗佈使用作為接合層時，此種層厚度尤其有利。以替代選擇來說，偏好的厚度範圍從150到400奈米。從150到400奈米的層厚度尤其適合根據本發明之經塗佈的彈性組分使用於顯示器中，舉例而言作為閘電極層。

根據本發明，經塗佈的彈性組分之基於耐火金屬的塗佈較佳而言也是基於鉬的塗佈。這意謂耐火金屬鉬的比例(原子%)經常存在於基於耐火金屬的塗佈中。基於鉬的塗佈在本情形下舉例而言可以是Mo-Re塗佈、Mo-Nb-Re塗佈、Mo-Ta-Re塗佈、Mo-W-Re塗佈、Mo-Ti-Re塗佈或Mo-Cr-Re塗佈。然而，基於鉬的進一步塗佈(舉例而言為四元類型的塗佈)也是有可能。這類型的範例會是Mo-W-Nb-Re塗佈。

偏好基於鉬的塗佈，尤其因為它們對於許多基板材料有良好的附著以及它們很適合作為擴散阻障。進一步的原因是與許多半導體材料形成歐姆接觸，特別是與矽。

以替代選擇來說，根據本發明，經塗佈的彈性組分之基於耐火金屬的塗佈較佳而言是基於鎢的塗佈，舉例而言W-Re塗佈或W-X-Re塗佈，其中X=Cr、Nb、Ta、Ti、Mo。相較於基於鉬的塗佈，基於鎢的塗佈具有稍微改良的阻障作用。

根據本發明之經塗佈的彈性組分之彈性基板較佳而言是透明的。透明的意謂有關應用之部分電磁頻譜的光(舉例而言為可見光、近紅 外光、紫外光)不被彈性基板所吸收或者僅有小程度的吸收。

根據本發明之經塗佈的彈性組分的彈性基板較佳而言也包括來自由聚合物、薄玻璃、金屬箔、礦物性材料所構成之群組中的至少一材料。所述材料的組合也是可能的具體態樣。基於成本和重量的緣故，尤其偏好由聚合物所構成的彈性基板。

根據本發明之經塗佈的彈性組分之厚度較佳而言小於10毫米，尤其較佳而言小於5毫米，尤其特佳而言小於2毫米。根據本發明之經塗佈的彈性組分較佳而言具有10微米的最小厚度，更佳而言具有至少50微米的厚度。

根據本發明，經塗佈的彈性組分之基於耐火金屬的塗佈較佳而言也具有臨界應變ε_k，其比基於耐火金屬而無Re的參考塗佈高出25%。臨界應變乃如下所決定，並且給出關於基於耐火金屬的塗佈之彈性和韌性的資訊，其轉而也影響組分的彈性和韌性。

藉由使用MTS Tyron 250^®通用測試機的單軸拉伸測試，而在基板上之基於耐火金屬的塗佈樣品上來決定比例R/R₀。在此，樣品(基板和塗佈)彈性變形到15%的最大應變ε。在拉伸測試期間，使用四點法來持續記錄塗佈的電阻R。初始狀態的電阻指定為R₀。在所用的測量設定情形下，初始狀態的樣品長度(夾鉗之間的自由長度)是20毫米，寬度是5毫米。所用的測量設定示意顯示於圖1。L_恆定表示當中不發生伸長的固定夾鉗長度。

臨界應變定義為彈性基板上之塗佈的電阻R相較於初始狀態增加20%(亦即R/R₀=1.2)的應變ε_k。

尤其偏好基於耐火金屬的塗佈在2%彈性應變ε時所具有的電阻R對開始測量的電阻(R₀)之比例R/R₀是小於1.2。

於根據本發明之經塗佈的彈性組分，垂直於應力方向的平行龜裂所佔比例有所減少之龜裂結構較佳而言發生在如上所述和圖1所示的實驗安排情形。於特別為佳的情形，大於50%的龜裂長度不是垂直於應力方向。

根據本發明之經塗佈的彈性組分較佳而言具有至少一導電軌結構。為此目的，導電軌結構或單純導電軌的表達是指傳導電流並且經常類似的施加於諸層中的結構。具有至少一導電軌結構之經塗佈的彈性組分是經塗佈的彈性電子組分。

此種導電軌結構可以已經直接施加到經塗佈的彈性組分之基板。然而，一或更多個進一步層也可能是提供和施加在基板和導電軌結構之間。此種導電軌結構可以由單一層所構成，但也可以由一系列的多層所做成。

於較佳具體態樣，根據本發明之經塗佈的彈性組分之至少一導電軌結構具有由Cu、Al、Ag、Cu基合金、Al基合金或Ag基合金所組成的至少一金屬層。於本情形，Cu基、Al基或Ag基合金的表達是指分別包含大於50原子%的Cu、Al或Ag的合金。由Cu、Al、Ag、Cu基合金、Al基合金或Ag基合金所組成的金屬層具有極高導電性，結果尤其適合使用於導電軌。

於進一步較佳具體態樣，根據本發明，經塗佈的彈性組分之基於耐火金屬的塗佈是至少一導電軌結構的一部分。在此，可以在多種情 形之間做出區分。

因此，基於耐火金屬的塗佈舉例而言可以是整個導電軌結構。耐火金屬也具有良好的導電性，因此對於某些應用來說可以用滿意的方式來傳輸電流。此種情形舉例而言是薄膜電晶體中的閘電極。

於替代選擇性具體態樣，基於耐火金屬的塗佈安排在至少一導電軌結構背對基板的那一側上。於此種情形，基於耐火金屬的塗佈可以擔負覆蓋層的功能以保護抵抗腐蝕和/或氧化。

於進一步較佳具體態樣，基於耐火金屬的塗佈安排在彈性基板和由Cu、Al、Ag、Cu基合金、Al基合金或Ag基合金所組成的金屬層之間，亦即在至少一導電軌結構面對基板的那一側上。於此種情形，基於耐火金屬的塗佈可以擔負阻障層、接合層或製造歐姆接觸之其他層的功能。

於進一步較佳具體態樣，根據本發明之經塗佈的彈性組分額外包含至少一半導層。此種半導層舉例而言可以是由非晶質、微晶質或奈米晶質的矽、金屬氧化物(舉例而言為氧化銦鎵鋅[indium gallium-zinc oxide，IGZO]或氧化鎢)或半導性聚合物所組成的一層。

於再一較佳具體態樣，基於耐火金屬的塗佈是部分的TFT結構。TFT(薄膜電晶體)結構是可以出現在許多經塗佈的彈性電子組分中之薄膜電晶體的安排。

根據本發明之經塗佈的彈性組分較佳而言是來自由彈性液晶顯示器(LCD)、彈性有機發光二極體(OLED)顯示器、彈性電泳顯示器(電子紙)、彈性太陽能電池、電致變色彈性膜、彈性薄膜電池所構成之群組中的組分。它尤其特佳而言是彈性LCD顯示器、彈性OLED顯示器或彈性電 泳顯示器。

根據本發明來製造經塗佈之組分(尤其是經塗佈的彈性電子組分)的方法包括至少以下步驟：提供彈性基板；藉由沉積基於耐火金屬的至少一金屬性塗佈，其特徵在於基於耐火金屬的塗佈包含大於6原子%和小於50原子%的Re，而塗佈彈性基板。

因此，提供了適合的彈性基板。為了本發明，彈性基板是在施加撓曲應力而導致對此(塗佈)所施加的一或多層有應變之情形下的基板。如果一或多層比基板薄太多，則應變近似描述成ε=d_s/2R(d_s是基板的厚度，R是彎曲半徑)。如果一或多層相較於基板而極薄，則一或多層中的應變可以寫成近似於純粹的拉伸或壓縮應力。舉例而言，彈性基板可以是基於一或更多種聚合性材料，舉例而言為聚亞醯胺、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙酯或聚萘酸乙酯。基於一或更多種聚合性材料的多數彈性基板具有小於或等於8GPa的E模數。薄玻璃(厚度小於1毫米的玻璃)、金屬箔(舉例而言為厚度小於1毫米的鋼片)或礦物性材料(例如雲母)也是適合用於根據本發明之彈性組分的彈性基板。

適合本發明的彈性基板也可以由一層或多層或一或更多種材料所構成。此種基板可以類似的已經事先完全塗佈或者僅部分塗佈了一或更多層的其他材料。

再者，因此沉積了至少一金屬性塗佈，其係基於耐火金屬並且包含大於6原子%和小於50原子%的Re。基於耐火金屬的至少一金屬性塗佈之沉積可以藉由各式各樣的沉積過程而達成。舉例而言，此種塗佈可 以藉由物理或化學氣相沉積而達成。

然而，對於基於耐火金屬的至少一金屬性塗佈之沉積有利的是藉由PVD過程來實行，尤其是濺鍍過程。PVD(physical vapour deposition，物理氣相沉積)過程是已知的薄膜塗佈科技，其中將塗佈材料的顆粒帶到氣相然後沉積在基板上。可以藉由PVD過程而沉積尤其均質的塗佈，其性質在塗佈面積上是相同和均向的。這過程的進一步優點在於可以藉此達成低基板溫度。舉例而言，這使得聚合物的塗佈成為可能。再者，PVD層顯示對基板有極佳的附著。

尤其偏好基於耐火金屬的塗佈是以濺鍍過程(也稱為：陰極原子化過程)所沉積。濺鍍過程可以相對簡單的用於大面積的均質塗佈，因而是不昂貴的大量生產方法。

尤其偏好本發明的方法額外包含以下步驟：提供靶材，其係基於耐火金屬並且包含從6原子%到小於50原子%的Re。

提供基於耐火金屬並且包含從6原子%到小於50原子%的Re之靶材是在沉積基於耐火金屬的至少一金屬性塗佈之前先實行。金屬性塗佈因此是從所提供的靶材上蝕出。

為了本發明，靶材是用於塗佈設備的塗佈來源。於較佳的過程，所用的靶材是用於濺鍍過程的濺鍍靶材。

塗佈的化學組成是由所用之靶材的化學組成來決定。然而，塗佈組成可以偏離於靶材組成，這是因為靶材中的元素有稍微不同的濺鍍行為之結果。舉例而言，沉積之塗佈的Re含量可以稍微增加，因為來自 MoRe靶材的Re有優選濺鍍。為了製造要包含大於6原子%的Re之塗佈，對應的靶材也可以包含小於6原子%的Re。然而，這行為取決於靶材中出現的元素，因此對於具有不同耐火金屬基礎的不同靶材而可以有所不同。

以使用單一靶材的替代選擇來說，基於耐火金屬的金屬性塗佈也可以藉由個別靶材的共同沉積(較佳而言為共同濺鍍)而沉積。於這情形，可以經由選擇不同的靶材而額外控制塗佈的化學組成。

適合沉積基於耐火金屬的金屬性塗佈的濺鍍靶材舉例而言可以藉由粉末冶金方式來製造。

製造濺鍍靶材之可能的粉末冶金方式是基於熱壓科技，例如熱壓(hot pressing，HP)或火花電漿燒結(spark plasma sintering，SPS)。於此二情形，將粉末混合物引入壓模、在模中加熱、在高溫高壓下燒結/緻密化以給出緻密的組分。在此，獲得均質的微結構，其具有均勻成形的晶粒並且沒有優選指向(紋理)。

製造濺鍍靶材之類似的粉末冶金方式是熱均壓(hot isostatic pressing，HIP)。要緻密化的材料在這情形下則引入可變形、不可滲透的容器中(經常是鋼罐)。要緻密化的材料可以是粉末、粉末混合物或生坯體(呈經加壓之粉末的形式)。容器中存在的材料則在高溫高壓、加壓器皿中的保護性氣體下(譬如Ar)而在容器中燒結/緻密化。氣壓作用於各側，因為此點所以這過程已知為均壓。典型的過程參數舉例而言為1100℃、100百萬帕(MPa)、維持時間3小時。在此獲得均質的微結構，其具有均勻成形的晶粒並且沒有優選指向(紋理)。

經由粉末冶金方式來製造濺鍍靶材的進一步可能方式是燒 結和後續的成形。在此，粉末緊緻物是在氫或減壓的高溫下燒結。燒結之後接著是成形步驟(例如滾軋或鍛造)以便獲得>99%的高相對密度。在此建立的微結構具有伸長的晶粒以及具有優選指向(紋理)。優化之後續再結晶退火步驟所給出的均質微結構則具有均勻成形的晶粒，但持續具有優選指向(紋理)。

經由粉末冶金方式來製造濺鍍靶材之進一步可能的方式是將粉末或粉末混合物藉由熱噴塗過程(舉例而言為冷氣噴塗)而施加到適當的支持結構，舉例而言為板或管。

本發明藉由以下範例來更詳細的描述，並且在圖表的輔助下做進一步解釋。

<範例1>

於許多系列的實驗，基於耐火金屬的不同金屬性塗佈沉積在聚亞醯胺基板上。在此，做出了具有不同化學組成的塗佈。

基於耐火金屬之金屬性塗佈的組成以及用於其沉積之靶材的組成乃綜合於表1和2。

使用呈鉬塗佈形式而厚度200奈米的純Mo作為鉬基合金的參考材料。

再者，在各情形也測量了MoX塗佈(X=Cr、Nb、Ta、Ti、W)，其類似的具有200奈米的厚度，以與MoXRe塗佈(X=Cr、Nb、Ta、Ti、W)做比較。

MoXRe合金中之Mo對X的比例(原子%)則是相同於MoX比較性合金。MoXRe合金(用於沉積之靶材)的Re含量總是15原子%的Re。從基於對應耐火金屬之合金所組成的濺鍍靶材來沉積出個別的塗佈。

所有塗佈在室溫下沉積在由聚亞醯胺(PI，「Kapton」)所組成 之50微米厚的膜上。過程參數保持恆定的以便盡可能排除多樣過程條件對結果的影響。層厚度則保持恆定在200奈米以便避免幾何效應對結果的影響。

使用MTS Tyron 250^®通用測試機的單軸拉伸測試是在聚亞醯胺基板上的塗佈樣品上進行。在此，基板彈性變形到15%的最大應變ε。在拉伸測試期間，使用四點法來持續記錄塗佈的電阻R。在開始測量的電阻表示成R₀。初始狀態的樣品長度(夾鉗之間的自由長度)是20毫米，寬度是5毫米。測量設定示意顯示於圖1。L_恆定代表當中不發生伸長的固定夾鉗長度。

臨界應變定義成彈性基板之塗佈的電阻R相較於初始狀態增加20%(亦即R/R₀=1.2)時的應變ε_k。

藉由這拉伸測試所決定的臨界應變ε_k顯示於表3和4。

於MoRe合金的情形(僅Mo作為耐火金屬基質)，添加6原子%的Re則觀察到臨界應變ε_k沒有顯著增加。純Mo和MoRe 6原子%的臨界應變大大相同；小差別可以由測量中的典型波動所解釋。

在上述拉伸測試之後，測試的塗佈在光學顯微鏡和掃描式電子顯微鏡下檢查。在此，評估了塗佈中所發生的龜裂形狀以及龜裂之間的平均間隔。

於基於脆性材料(例如純Mo)的塗佈，當樣品在拉伸應力下失效時，經常發生典型為脆性材料行為的龜裂圖案。這圖案的特徵在於筆直而平行之龜裂的網路，其差不多與應力方向形成直角。此種龜裂圖案舉例而言可以見於圖4a)(Mo)和5。這些筆直的龜裂大多從一側到另一側的越過樣品的整個寬度，並且也穿過塗佈的整個厚度。此種龜裂稱為貫穿厚度的龜裂(through thickness crack，TTC)。TTC頗為降低了塗佈的導電性，因為在最糟的情形下，塗佈中不再有任何連續的電連接。如從參考材料上所測量的曲線所可見，電阻隨著增加的應變而極大的增加。這可以在圖2和3中觀察到，其顯示相較於初始電阻的電阻增加(R/R₀)對施加的應變ε；在此見Mo和MoX(X=Cr、Nb、Ta、Ti、W)的曲線。「理論」所指的曲線顯示電阻的增加僅起因於樣品形狀的改變。

圖6顯示來自失效基準R/R₀=1.2的臨界應變ε_k。在大於6原子%的Re之臨界Re含量以上，塗佈的韌性有所增加。推定這韌性的增加是由脆韌轉變溫度的降低所造成。這導致臨界應變增加並且減少TTC的發生。這行為的範例可以見於圖2到5。因此，圖2顯示具有不同Re含量之MoRe樣品的電阻曲線R/R₀，並且圖3顯示不同MoXRe合金的電阻曲線R/R₀。臨界應變ε_k在各情形下皆顯著增加；這可以類似的見於表3和4。龜裂的圖案可以在圖4和5看到。

除了臨界應變ε_k增加以外，還可以觀察到的進一步效應是龜裂的圖案從脆性材料行為改變成韌性材料行為。韌性材料行為的典型龜裂可以從龜裂不再是線性的而是傾向具有之字形路徑而察知。龜裂在龜裂尖端的偏折則是此種龜裂行為的可能解釋。它可以見於圖4b)(MoRe 16.7原子%)；在MoRe 16.7原子%的情形下，龜裂的確大大的平行但不再是直線。較韌的龜裂圖案可以清楚見於圖4c)(MoRe 27.9原子%)。雖然具有較韌特徵的龜裂經常穿過整層厚度，但未必是在樣品的整個寬度，結果材料便維持了導電連接。R/R₀曲線的梯度在這情形下較低(曲線上升得不太快速)，如從圖2之MoRe以及圖3之MoCrRe和MoWRe的範例所可見。

在基於耐火金屬的塗佈之臨界Re含量以上，臨界應變ε_k因此顯著增加，並且龜裂的發生有所減少。當Re含量進一步增加時，龜裂行為從脆性朝韌性方向來改變。龜裂行為發生改變時的Re含量則取決於參考材料(Mo、MoX)和合金化元素X(Cr、Nb、Ta、Ti、W)。

Mo和MoX塗佈(X=Cr、Nb、Ta、Ti、W)以及MoRe和MoXRe塗佈(X=Cr、Nb、Ta、Ti、W)的較韌行為也可以藉由增加測試溫度而達成。 從材料在空間中的所有三方向來延伸而適當得知這效應(脆韌轉變溫度)。舉例來說，Mo塗佈在25℃和340℃拉伸測試之後的龜裂網路之電子顯微照片顯示於圖7。在25℃所測試的樣品明顯顯示脆性行為，而在340℃測試的樣品顯示較韌的行為。然而，此種高溫在使用上是不實際的，這效應因而是不相關的。

假設檢查之塗佈的機械性質可以進一步優化。基於耐火金屬所沉積的塗佈之微結構和本質應力狀態則有可能可以藉由目標熱處理而進一步優化。沉積條件的目標設定也能夠使塗佈的生長以目標方式來受到影響，並且極可能能夠達成進一步的韌性增加。

Mo和MoX塗佈(X=Cr、Nb、Ta、Ti、W)以及MoRe和MoXRe塗佈(X=Cr、Nb、Ta、Ti、W)的較韌行為也可以藉由較小的層厚度而達成。舉例來說，具有50奈米和200奈米的不同層厚度之Mo和MoRe樣品的電阻曲線R/R₀顯示於圖8。具有50奈米厚塗佈之樣品的R/R₀曲線已經顯著往右偏移而在更高應變的方向，並且曲線具有較低梯度。因此可以藉由減少層厚度而達成顯著的塗佈韌性改良。

<範例2>

於許多實驗，基於耐火金屬的不同金屬性塗佈乃沉積在聚亞醯胺基板上。在此，在WRe系統中做出了基於鎢的塗佈而具有不同的化學組成。

於第一系列的實驗，使用相同於範例1的沉積參數而製造出WRe塗佈。由於W和Re的濺鍍行為大大不同，故當在所用的沉積條件下，極少的Re或可引入沉積的塗佈中。舉例而言，包含僅約1.3原子%Re的 WRe塗佈或可由包含15原子%Re的鎢靶材來沉積。修改沉積參數(舉例而言使用氪而非氬作為濺鍍氣體)則能夠增加塗佈的Re含量。

相較於純鎢塗佈，WRe塗佈類似於MeRe塗佈而顯示拉伸測試中的韌性有顯著改良。

圖9a)到j)顯示根據本發明之經塗佈的彈性組分(1)之多種具體態樣。每個具體態樣具有彈性基板(2)和基於耐火金屬的至少一金屬性塗佈(3)。圖9b)到j)所示的具體態樣額外具有至少一導電軌結構(4)。基於耐火金屬的塗佈(3)不必是部分的導電軌結構(4)，如圖9c)和d)所示。然而，於較佳具體態樣，基於耐火金屬的塗佈(3)是部分的導電軌結構(4)，如圖9e)到j)所示。至少一導電軌結構可以額外具有金屬層(5)，見圖9d)和h)到j)。於較佳具體態樣，基於耐火金屬的塗佈(3)安排在彈性基板(2)和金屬層(5)之間，如圖9h)到j)所示。

經塗佈的彈性組分(1)可以額外具有至少一半導層(6)，見圖9j)。

Claims (20)

1. 一種經塗佈的彈性組分(1)，其包含：彈性基板(2)，基於耐火金屬的至少一金屬性塗佈(3)，其中該塗佈(3)為MoRe塗佈，基於Mo的MoXRe塗佈，其中X=Cr、Nb、Ta、Ti或W，WRe塗佈，或基於W的WYRe塗佈，其中Y=Cr、Nb、Ta、Ti或Mo，特徵在於該基於耐火金屬的塗佈(3)包含大於6原子%和小於50原子%的錸(Re)。
2. 根據申請專利範圍第1項之經塗佈的彈性組分(1)，其中該基於耐火金屬的塗佈(3)包含大於6原子%和小於35原子%的Re。
3. 根據申請專利範圍第1或2項之經塗佈的彈性組分(1)，其中該基於耐火金屬的塗佈(3)之厚度小於1微米。
4. 根據申請專利範圍第3項之經塗佈的彈性組分(1)，其中該基於耐火金屬的塗佈(3)之厚度從5到300奈米。
5. 根據申請專利範圍第1或2項之經塗佈的彈性組分(1)，其中該經塗佈的彈性組分(1)是經塗佈的彈性電子組分。
6. 根據申請專利範圍第1或2項之經塗佈的彈性組分(1)，其中該彈性基板(2)是透明的。
7. 根據申請專利範圍第1或2項之經塗佈的彈性組分(1)，其中該彈性基板(2)包括來自由聚合物、薄玻璃、金屬箔及礦物性材料所構成之群組中 的至少一材料。
8. 根據申請專利範圍第1或2項之經塗佈的彈性組分(1)，其中該基於耐火金屬的塗佈(3)在2%之彈性應變ε所具有的電阻R對開始測量的電阻R₀之比例(R/R₀)乃小於1.2。
9. 根據申請專利範圍第1或2項之經塗佈的彈性組分(1)，其中該經塗佈的彈性組分(1)具有至少一導電軌結構(4)。
10. 根據申請專利範圍第9項之經塗佈的彈性組分(1)，其中該至少一導電軌結構(4)具有至少一金屬層(5)，其由Cu、Al、Ag、Cu基合金、Al基合金或Ag基合金所組成。
11. 根據申請專利範圍第9項之經塗佈的彈性組分(1)，其中該基於耐火金屬的塗佈(3)是該至少一導電軌結構(4)的一部分。
12. 根據申請專利範圍第10項之經塗佈的彈性組分(1)，其中該基於耐火金屬的塗佈(3)安排在該彈性基板(2)和由Cu、Al、Ag、Cu基合金、Al基合金或Ag基合金所組成的該金屬層(5)之間。
13. 根據申請專利範圍第9項之經塗佈的彈性組分(1)，其中該經塗佈的彈性組分(1)額外包含至少一半導層(6)。
14. 根據申請專利範圍第9項之經塗佈的彈性組分(1)，其中該基於耐火金屬的塗佈(3)是部分的薄膜電晶體(TFT)結構。
15. 根據申請專利範圍第1或2項之經塗佈的彈性組分(1)，其中該經塗佈的彈性組分(1)是來自由彈性液晶顯示器(LCD)、彈性有機發光二極體(OLED)顯示器、彈性電泳顯示器(電子紙)、彈性太陽能電池、電致變色彈性膜及彈性薄膜電池所構成之群組中的組分。
16. 一種製造經塗佈之組分(1)的方法，該方法包括至少以下步驟：提供彈性基板(2)；藉由沉積基於耐火金屬的至少一金屬性塗佈(3)，其中該塗佈(3)為MoRe塗佈，基於Mo的MoXRe塗佈，其中X=Cr、Nb、Ta、Ti或W，WRe塗佈，或基於W的WYRe塗佈，其中Y=Cr、Nb、Ta、Ti或Mo，其特徵在於該基於耐火金屬的塗佈(3)包含大於6原子%和小於50原子%的Re，而塗佈該彈性基板(2)。
17. 根據申請專利範圍第16項的方法，其中該經塗佈之組分(1)是經塗佈的彈性電子組分。
18. 根據申請專利範圍第16項的方法，其中該基於耐火金屬的至少一金屬性塗佈(3)之該沉積是藉由物理氣相沉積(PVD)過程來實行。
19. 根據申請專利範圍第18項的方法，其中該基於耐火金屬的至少一金屬性塗佈(3)之該沉積是藉由濺鍍過程來實行。
20. 根據申請專利範圍第16或18項的方法，其中該方法額外包含以下步驟：提供靶材，其係基於耐火金屬並且包含從6原子%到小於50原子%的Re。

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