[发明专利]利用金属氧化物纳米粒子制备电子器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用金属氧化物纳米粒子制备电子器件的方法。

背景技术

有机半导体可在相对低的温度下加工，并从而与温度敏感性衬底如例如塑性衬底具有相容性。因而，作为具有使得可用于在以塑性衬底上制备的轻质、柔性、低成本电子产品为中心的不同应用中潜力的技术，有机电子器件(例如，有机薄膜晶体管(TFTs))受到关注。

然而，有机TFTs的性能通常不如无机TFTs如硅基TFTs的性能。此外，当置于某种环境(例如溶液法中的溶剂)下时，会降低有机半导体的质量。甚至一些有机半导体材料在标准大气条件下也是不稳定的。

可利用有机溶剂递送无机半导体材料的纳米粒子，一旦它们被烧结，则它们通常不受溶剂的影响。从而，在烧结的无机层顶部可用溶液法加工另外的TFT层。

发明概述

考虑到前述内容，我们认识到，需要一种制备稳定的无机电子器件的相对低温方法。

简言之，本发明的一个方面提供了一种制备电子器件的方法，其包括以下步骤：(a)将包括金属氧化物纳米粒子的分散体溶液沉积在衬底上，和(b)使所述纳米粒子经光或氧化处理，或其组合以形成器件层。

在另一个方面，本发明提供了一种制备TFT的方法，其包括以下步骤：(a)将包括半导体金属氧化物纳米粒子的分散体溶液沉积在衬底上，(b)烧结所述纳米粒子以形成半导体层，和(c)任选使得到的半导体层经沉积后处理。这里，“烧结”是指在低于它们熔点的温度下附聚纳米粒子。

仍在另一方面，本发明提供了利用本发明的方法制备的电子器件和TFTs。

本发明的方法使得可以在相对低的温度下生产基于金属氧化物的电子器件和TFTs。从而，本发明的方法使得可在温度敏感性衬底如塑性衬底上构造电子器件和TFTs。

由纳米粒子制备的半导体层相对不太稳定或对空气敏感(例如，参见美国专利6,294,401(Jacobson等)和Ridley等.Science，286，746(1999)，其中必须在惰性气氛手套箱中制备由硒化镉纳米粒子制成的半导体层)。

然而，通常借助于有机配体或聚合物，可以将用于本发明方法中的金属氧化物纳米粒子分散到水或有机溶剂中。这使得所述金属氧化物纳米粒子可以通过溶液沉积法被递送到衬底。与其它材料(例如，硅、锗、和硒化镉)的半导体纳米粒子不同，金属氧化物纳米粒子具有对氧化稳定的额外优点。这种稳定性使得可在各种氧化性条件下处理所述金属氧化物纳米粒子，所述氧化性条件如空气、臭氧、原子态氧、或氧等离子体中。如果使用有机配体的话，这种氧化性条件可在相对低的温度下有效地从所述金属氧化物表面除去有机配体。所述纳米粒子的烧结也可以在相对低的温度下进行。

从而，本发明的方法满足了本领域对于制备稳定无机电子器件的相对低温方法的需要。

详细说明

制备电子器件的方法

本发明的方法可用于制备如下的电子器件，如电容器、晶体管(例如，结式晶体管或薄膜晶体管)、二极管(例如发光二极管)、光伏系统、传感器、太阳能电池和显示器。

本发明一种用于制备电子器件的方法包括：将含有金属氧化物纳米粒子的分散体溶液沉积在衬底上，和然后使所述纳米粒子经光或氧化或其组合处理，以形成器件层。所述器件层可以是器件的任何层，其中半导体的或导体的特性将是有用的。所述器件层可以例如是半导体层、电极层、导电迹线、电子传递层、空穴传递层、发光层等。优选，所述器件层是半导体层或电极层。