[发明专利]经由添加有机碱的PVDF-HFP的加速热交联以及使用交联的PVDF-HFP作为OTFT装置的栅极介电材料

说明书

本公开描述了含氟弹性体(或者更准确来说，可热交联的含氟聚合物)的交联方法，以及结合了此类聚合物的装置，例如OTFT(有机薄膜晶体管)。在一些实施方式中，方法包括对溶剂、可热交联的含氟聚合物以及一种或多种有机碱进行混合，来形成混合溶液。将混合溶液沉积到基材上以形成第一层。然后通过热处理对第一层进行交联，以形成交联的第一层。聚合物选自：偏二氟乙烯的均聚物；以及偏二氟乙烯与含氟烯键式单体的共聚物。所述一种或多种有机碱分别具有10至14的pKa。

背景技术

本申请根据35U.S.C.§119，要求2017年7月31日提交的美国临时申请系列第62/539,071号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

杜邦公司在1950年代至1970年代首先开发了商业上可行的含氟弹性体。含氟弹性体是高度氟化的聚合物，其对于氧化侵袭、火焰、化学品、溶剂和压缩凝固具有极好的抗性。它们的稳定性归结于：碳-氟键相比于碳-碳键的强度，空间位阻，以及强的范德华力。因此，含氟弹性体被用于许多应用领域，例如：车辆、航空、军事、化学、油井以及在苛刻环境和日益严峻的操作环境下必须使用稳定弹性体的其他行业。

含氟弹性体的一种潜在应用是用作OTFT(有机薄膜晶体管)中的栅极介电绝缘层。来自斯坦福大学Zhenan Bao教授课题组的最近论文(Wang等人，Significance of thedouble-layer capacitor effect in polar rubbery dielectrics and exceptionallystable low-voltage high transconductance organic transistors(双层电容器效应在极性橡胶电介质和异常稳定的低压高跨导有机晶体管中的显著作用)，Sci.Rep.2015，5，17849)报道了结合了有机半导体的OTFT装置以及将含氟弹性体e-PVDF-HFP用作栅极介电绝缘层。但是，Bao的论文中所描述的e-PVDF-HFP的加工以及相关专利申请US WO2016003523中所描述的加工是不实际的：分批过程需要大约6小时和最高至180℃的温度来固化弹性体，这对于经济的工业过程而言长到无法接受。

发明内容

本公开涉及热交联的含氟聚合物，以及此类聚合物的制备方法，其中，在热交联过程中，存在有机碱(organic base)。交联的聚合物展现出令人惊讶的作为介电材料的良好性质。相比于其他方面类似而在交联过程中不存在本文所述的有机碱的晶体管，采用交联的聚合物制造的晶体管展现出令人惊讶的良好的性质。

在一些实施方式中，方法包括对溶剂、可热交联的含氟聚合物以及一种或多种有机碱进行混合，来形成混合溶液。将混合溶液沉积到基材上以形成第一层。然后通过热处理对第一层进行交联，以形成交联的第一层。聚合物选自：偏二氟乙烯的均聚物；以及偏二氟乙烯与含氟烯键式单体的共聚物。所述一种或多种有机碱分别具有10至14的pKa。

在一些实施方式中，在任意前述段落的实施方式中，含氟聚合物是偏二氟乙烯与一种或多种含氟烯键式单体的共聚物。

在一些实施方式中，在任意前述段落的实施方式中，所述一种或多种含氟烯键式单体由如下化学式(1)或化学式(2)表示：

CF₂＝CF-R_f1        (化学式(1))

其中，

R_f1选自：-F、CF₃和-OR_f2；以及

R_f2是具有1至5个碳原子的全氟烷基基团。

CX₂＝CY-R_f3       (化学式(2))

其中，

X是-H或-F或卤素原子；