[发明专利]一种高介电常数的复合材料及其应用

权利要求书

1.一种介电材料的制备方法，其特征在于，通过溶胶-凝胶法，让含端基的硅烷偶联剂在催化剂作用下共水解形成含功能端基团的硅溶胶，再与有机聚合物混合，经交联反应后形成有机-无机复合溶胶，作为有机薄膜晶体管的介电层材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含端基的硅烷偶联剂为γ―氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ―巯丙基三乙氧基硅烷、γ―巯丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、正十八烷基三氯硅烷、正十六烷基三氯硅烷、正十二烷基三氯硅烷、正辛基三氯硅烷、γ―氯丙基三氯硅烷、γ―氯丙基甲基二氯硅烷、全氟十二烷基三氯硅烷、十七氟癸基三丙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三异丙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三氯硅烷、十三氟烷基丙基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基二甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、一氟三乙氧基硅烷、五氟苯基三乙氧基硅烷、氰乙基甲基二甲氧基硅烷、硅酸四乙酯中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含功能端基团的硅溶胶中功能端基团为卤素、乙烯基、巯基、氨基、环氧基、酯基中的一种或几种；所述有机聚合物为聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚对乙烯基苯酚、聚α-甲基苯乙烯、聚异丁烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、聚酯、全氟树脂、聚氨酯、丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧树脂中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为盐酸、硫酸、磷酸、乙酸、乙二酸、丁二酸、柠檬酸、山梨酸、对苯二甲酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸氢钠、磷酸氢二钠、盐酸、硫酸、磷酸、乙酸、乙二酸、丁二酸、柠檬酸、山梨酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸氢钠、磷酸氢二钠、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-甲基乙醇胺、丁基乙醇胺三乙醇胺、N-氨丙基-甲基乙醇胺、氯化铵中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将定量的含端基的硅烷偶联剂与一定比例的溶剂加入圆底烧瓶中，50-100℃油浴加热并搅拌0.5-5h；

S2、加入适量的催化剂，使溶液的PH值为2-6或PH值8-12，继续恒温搅拌1-2h，得到含功能端基的硅溶胶；

S3、将有机聚合物在80℃的溶剂中加热1-5h溶解，得到一定浓度的有机聚合物溶液备用；

S4、将所述有机聚合物溶液加入到所述含功能端基团的硅溶胶中，并60℃下搅拌2h，得到有机无机杂化的复合溶胶。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、苯甲醇、乙二醇、丙三醇中的一种或几种；步骤S3中的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、甲苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、氯仿、己烷、环己烷、四氢呋喃中的一种或几种。

7.一种有机薄膜晶体管介电层，其特征在于，使用权利要求1-6中任意一种制备的介电材料，在基底上形成含功能端基团的有机-无机复合薄膜，经固化后，形成介电层。

8.根据权利要求7所述的有机薄膜晶体管介电层，其特征在于，成膜方式包括旋涂、浸涂、喷墨打印、3D打印；所述有机-无机复合薄膜的膜厚为50-2000nm；固化方式为热固化或光固化。

9.一种有机薄膜晶体管，其特征在于，在权利要求7或8的介电层上分别制备上有机半导体层、电极，制得有机薄膜晶体管。

10.根据权利要求9所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述有机半导体层为p型半导体或n型半导体；所述有机薄膜晶体管为底栅底接触结构、底栅顶接触结构、顶栅底接触结构、顶栅顶接触结构中的任意一种。