[发明专利]用于纳米粒子层热转移的供体元件和方法

说明书

本发明由美国政府支持，按照NIST高级技术规划(Advanced Technology Program)授予的No.70NANB2H03032协议进行的。美国政府 拥有本发明的某些权益。

发明领域

本发明涉及将纳米粒子层热转移到基底上的方法。更明确的，本发 明涉及将纳米粒子层干法图案化沉积到基底上的单步方法。

发明背景

多种电子制品和装置利用改进的表面，该表面在其上具有纳米粒子 层或者纳米尺寸的元件。这些制品和装置是通过在合适的基底上沉积和 图案化纳米粒子来制造的。这些纳米粒子典型的是从液相或者汽相中沉 积的。

激光诱导的热转移方法典型的使用供体元件和受体元件，该供体元 件包括待转移材料的层(在此称为转移层)，该受体元件包括用于接受被 转移材料的表面。供体元件或者受体元件的基底中的任一个是透明的， 或者二者都是透明的。将供体元件和受体元件紧密靠近或者彼此接触， 并选择性的曝露于激光辐射，通常为红外激光。在转移层的曝光部分产 生的热，导致了转移层的这些部分被转移到受体元件的表面。如果该转 移层的材料不吸收进入的激光辐射，则除了转移层之外，供体元件还应 当包括一个加热层(也称作光-热转化(LTHC)层或者转移辅助层)。

在一种典型的激光诱导的数字热转移方法中，所述的曝光仅仅在所 述组件的一个小的、所选择的区域一次进行，目的是从供体元件到受体 元件的材料转移能够一次在一个区域中发生。该区域可以是一个像素、 一部分的像素或者许多像素。计算机控制使得所述的转移能够以高速和 高分辨率来进行。可选择的，在一种类似的方法中，照射整个的组件， 并使用掩模来选择性的曝露热的可成像层的期望的部分。

US6521324公开了通过具有限定表面的微观构造特征的微观构造 层的热转移所形成的制品，以及该热转移元件和制造该制品的方法。在 324专利中所使用的气相沉积和退火的详细内容进一步公开在 US5726524中。

WO2005/004205公开了一种通过热转移方法来在基底上形成填充 的电介质材料图案的方法，其包含将包含基底和电介质材料转移层的热 可成像的供体元件曝露到热来进行。

这里需要一种方法，其能够充分的将纳米粒子层单步沉积到用于电 子和光学应用的基底上。例如，这里需要高k的可印刷的电介质，其中 电介质粒子构成了该可印刷层的主要的wt％。此外，这里需要一种印刷 方法，其是干法的，并因此不涉及溶剂的不相容问题。

发明概述

本发明的一种实施方案是一种热转移图案化纳米粒子的方法，其包 含步骤：a)提供热成像供体，其包含依次成层的基体膜、载体层和纳米 粒子层；b)将该热成像供体与热成像受体相接触，其中该热成像受体包 含基体膜；和c)通过热转移将至少一部分的纳米粒子层和相应的最近部 分的载体层一起转移到热成像受体上来提供在所述的受体上的依次成 层的图案化的纳米粒子层和图案化的载体层；其中所述的热成像供体是 由下面的方法制成的，该方法包含提供一种流体分散体，该分散体的基 本组成为：(1)非挥发性部分，其含有65-100wt％的纳米粒子部分，和任 选的高达35wt％的分散剂，基于该非挥发性部分的重量；和(2)挥发性载 流体；和将所述的流体分散体施用到载体层，并使载流体挥发来提供所 述的热成像供体。

本发明的另外一种实施方案是一种多层热成像供体，其包含依次成 层的：a)基体膜；b)选自电介质层和导电层的载体层；c)包含纳米粒子 部分的纳米粒子层，该纳米粒子部分包含多个特征在于平均最长尺寸为 大约5nm-大约1500nm的纳米粒子；其中，如果所述的载体层包含电介 质层，则基体膜包含第一光衰减剂(light attenuating agent)并且在大约 350-大约1500nm的波长具有0.1或者更大的OD。