Печатное электронное устройство

Печатное электронное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится, в основном, к структурированной подложке для электронного устройства и к электронным устройствам, группам электронных устройств, полевым транзисторам и группам транзисторов, включающим в себя отформованную подложку. Изобретение также относится к устройству с логической схемой, отображающему, запоминающему или определяющему устройству, включающему в себя структурированную подложку. Изобретение также относится к способу формирования структуры подложки для электронного устройства.

Уровень техники изобретения

Производство групп устройств с высокой плотностью, например групп транзисторов, на данный момент представляет собой интерес в области микроэлектроники. Это особенно актуально для устройств с логической схемой, отображающих, запоминающих или определяющих устройств. В частности, группы органических, пластмассовых или полимерных устройств, например полимерных полевых транзисторов, таких как тонкопленочные транзисторы (ТТ), представляют собой интерес отчасти из-за желания уменьшить стоимость и снизить сложность производства электронной схемы и желания производить схемы, имеющие гибкие подложки.

Технологии прямой печати, например нанесение капель путем струйной печати, может быть пригодным для гибких и негибких схем. Тем не менее, в обоих случаях остается потребность в технологии, которая обеспечивает преимущества, такие как улучшенная производительность, в частности, в сочетании, среди прочего, с короткой длиной устройств для высокой скорости работы устройства и/или увеличенной плотностью групп устройств.

Некоторые технологии высокого разрешения были разработаны с увеличением количества электронных наноматериалов. Это обусловлено возрастающей потребностью в технологиях формирования структур такого масштаба, которые позволят определять электронные свойства таких материалов, как углеродные нанотрубки, графен, нанопроводники или органические полупроводники с обычным масштабом в направлении длины, равным 100 нм. Такие технологии, как электронно-лучевая литография или ноноимпринтинг, могут использоваться для определения подходящей электродной структуры для этих областей применения. Тем не менее, при том что данные технологии могут подходить при некоторых обстоятельствах для формирования структуры на плоских жестких подложках, таких как кремниевые пластины, они хуже подходят, среди прочего, для неплоских растягивающихся и/или гибких подложек и для достижения преимуществ приведенного выше примера.

В свете вышеперечисленного все еще существует потребность в области микроэлектронных устройств в предоставлении печатных подложек высокого разрешения для устройств и групп устройств с, например, улучшенной производительностью формирования структуры.

Для помощи в понимании данного изобретения последующее раскрытие ссылается на:

- Avouris, P.; Chen, Z.; Perebeinos, V. Nat. Nanotechnol. 2007, 2 (10), 605-615.

- Kanungo, M.; Lu, H.; Malliaras, G.G.; Blanchet, G.B. Science 2009, 323 (5911), 234-237.

- Xia, Y. N.; Yang, P.D.; Sun, Y.G.; Wu, Y.Y.; Mayers, B.; Gates, B.; Yin, Y.D.; Kim, F.; Yan, Y.Q. Adv. Mater. 2003, 15 (5), 353-389.

- Li, X.L.; Wang, X. R.; Zhang, L.; Lee, S. W.; Dai, H. J. Science 2008, 319 (5867), 1229-1232.

- Bolotin, K.I.; Sikes, K.J.; Jiang, Z.; Klima, M.; Fudenberg, G.; Hone, J.; Kim, P.; Stormer, H.L. Solid State Commun. 2008, 146 (9-10), 351-355.

- Cui, Y.; Wei, Q.Q.; Park H.K.; Lieber, C.M. Science 2001, 293 (5533), 1289-1292.

- Duan, X.F.; Huang, Y.; Cui, Y.; Wang, J. F.; Lieber C.M. Nature 2001, 409 (68160), 66-69.

- Nitzan, A.; Ratner, M.A. Science 2003, 300 (5624), 1384-1389.

- Forrest, S.R. Nature 2004, 428 (6986), 911-918.

- Kern D.P.; Houzego, P.J.; Coane, P.J.; Chang, T.H.P.J. Vac. Sci. Technol., B 1983, 1 (4), 1096-1100.

- Guo, L.J. Adv. Mater. 2007, 19 (4), 495-513.

- Sirringhaus, H.; SeIe, C.W.; von Werne, T.; Ramsdale, C. Organic Electronics, Materials, Manufacturing and Applications; WILEY-VCH; 2006, 294-322.

- Wang, J.Z.; Zheng, Z.H.; Li, H.W.; Huck, W.T.S.; Sirringhaus, H. Nat. Mater. 2004, 3 (3), 171-176.

- Sele, C.W.; von Werne, T.; Friend, R.H.; Sirringhaus, H. Adv. Mater. 2005, 17 (8), 997-1001.

- Creagh, L.T.; Mcdonald, M. MRS Bulletin 2003, 28 (11), 807-811.

- Murata, K.; Matsumoto, J.; Tezuka, A.; Matsuba, Y.; Yokoyama, H. Microsyst. Tech. 2005, 12 (1), 2-7.

- Park, J.U.; Hardy, M.; Kang, S.J.; Barton, K.; Adair, K.; Mukhopadhyay, D.K.; Lee, C.Y.; Strano, M.S; Alleyne, A.G.; Georgiadis, J.G.; Ferreira, P.M.; Rogers, J.A. Nat. Mater. 2007, 6 (10), 782-789.

- Sekitani, T.; Noguchi, Y.; Zschieschang, U.; Klauk, H.; Someya, T. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105 (13), 4976-4980.

- Zhao, N.; Chiesa, M.; Sirringhaus, H.; Li, Y.; Wu, Y.; Ong, B.J. Appl. Phys. 2007, 101 (6), 064513.

- Noh, Y.Y.; Zhao, N.; Caironi, M.; Sirringhaus, H. Nat. Nanotechnol. 2007, 2 (12), 784-789.

- Campbell, I.H.; Kress, J.D.; Martin, R. L.; Smith, D.L; Barashkov, N.N.; Ferraris, J.P., Appl. Phys. Lett. 1997, 71 (24), 3528-3530.

- Noh, Y.Y.; Sirringhaus, H Org. Electron. 2009, 10 (1), 174-180.

- Richards, T.J.; Sirringhaus, H.J. Appl. Phys. 2007, 102 (9), 094510.

- Bϋrgi, L.; Richards, T. J.; Friend, R.H.; Sirringhaus, H.J. Appl. Phys. 2003, 94 (9), 6129-6137.

- Международная патентная заявка WO 03/056641, Plastic Logic Limited, Cambridge University Technical Services Limited, July 10, 2003, родственный патент США US7407849, Sirringhaus et al., Self-Aligned Printing, August 5, 2008 и родственная европейская патентная публикация EP1459397, Plastic Logic Limited, Cambridge University Technical Services Limited, September 22, 2004, similarly JP2005513818 and CN1618136;

- патентная заявка США US2009/159886 A1, Street;

- патентная заявка Великобритании GB2447509 A, Seiko;

- европейская патентная заявка EP1898478 A1, Ricoh;

- европейская патентная заявка EP1745521 A1, Plastic Logic;

- международная патентная заявка WO 2006/076606 A2, Cabot Corp;

- Paper "InkJet printing of polymer thin film transistors", Kawase et al, Thin Solid Films, 438-439, pp. 279-287 (2003).

Сущность изобретения

В соответствии с первым аспектом данного изобретения предоставляется структурированная подложка для электронного устройства, включающая в себя: первую часть, имеющую край; вторую часть, включающую в себя вытянутое множество печатных капель и имеющую край, расположенный рядом и по существу совмещенный с указанным краем первой части; и интервал между указанным краем первой части и указанным краем второй части, при этом указанное вытянутое множество печатных капель расположено под углом от приблизительно 5 градусов до приблизительно 90 градусов к указанному краю первой части.

Предпочтительно, вытянутое множество печатных капель по существу перпендикулярно указанному краю первой части. Также предпочтительно, чтобы ширина вытянутого множества печатных капель была по существу равна ширине, например диаметру, одной указанной печатной капли. (Ссылки на ширину капли в данном описании могут относится к диаметру практически сферической капли).

Вариант осуществления включает в себя указанную первую часть и включает в себя указанное вытянутое множество печатных капель в форме Т. Преимущество такого варианта осуществления заключается в предоставлении самосовмещенного однокапельного межэлектродного зазора от печатных электродов в форме Т.

Может быть также предоставлена структурированная подложка, в которой по меньшей мере одна из указанной первой части и указанной второй части включает в себя электрод.

Может быть также предоставлена структурированная подложка, в которой указанный интервал содержит по меньшей мере полупроводник.

Может быть также предоставлена структурированная подложка, в которой указанный интервал содержит по меньшей мере диэлектрик.

Может быть также предоставлена структурированная подложка, в которой ширина указанного края второй части меньше чем приблизительно 200 мкм.

Может быть также предоставлена структурированная подложка, в которой ширина указанного вытянутого множества печатных капель равна или меньше чем приблизительно 250 мкм и, предпочтительно, равна или меньше чем приблизительно 80 мкм.

Может быть также предоставлена структурированная подложка, в которой ширина указанного вытянутого множества печатных капель по существу равна диаметру одной указанной печатной капли.

Может быть также предоставлена структурированная подложка, в которой указанный интервал имеет длину, равную или меньшую чем приблизительно 2 мкм.

Может быть также предоставлена структурированная подложка, в которой отношение ширины указанного вытянутого множества печатных капель к длине указанного интервала больше или равно чем приблизительно 100.

Может быть также предоставлена структурированная подложка, в которой указанная вторая часть включает в себя краевой участок, прилегающий к указанному краю второй части, причем указанный краевой участок имеет кривизну B, а указанный край второй части имеет длину S, где B меньше чем приблизительно 2/S.

Может быть также предоставлена структурированная подложка, в которой указанная вторая часть включает в себя краевой участок, имеющий кривизну B и прилегающий к указанному краю второй части, при этом касательная к указанному краевому участку создает угол приблизительно α с краем второй части, где указанный угол α и кривизна B удовлетворяют равенству:

Может быть также предоставлена структурированная подложка, в которой указанная первая часть и указанное вытянутое множество печатных капель расположены в форме Т или в форме L, предпочтительно в форме Т.

Вариант осуществления предоставляет электронное устройство, включающее в себя структурированную подложку.

Вариант осуществления предоставляет указанное выше электронное устройство, где указанное электронное устройство является полевым транзистором.

Вариант осуществления предоставляет группу устройств, включающую в себя множество электронных устройств.

В соответствии со следующим аспектом данного изобретения предоставляется полевой транзистор, включающий в себя электрод истока, электрод стока, электрод затвора, полупроводниковую область, электрически расположенную между электродом истока и электродом стока, и диэлектрическую область, электрически расположенную между полупроводниковой областью и электродом затвора, где первый указанный электрод имеет край; а другой из указанных электродов включает в себя вытянутое множество печатных капель, имеющее край, расположенный рядом и по существу совмещенный с указанным первым электродом, при этом указанное вытянутое множество капель находится под углом от приблизительно 5 градусов до приблизительно 90 градусов к указанному краю указанного первого электрода.

Аналогично первому аспекту в полевом транзисторе следующего аспекта вытянутое множество капель может быть по существу перпендикулярно к указанному краю указанного первого электрода, и/или ширина вытянутого множества печатных капель может быть по существу равна ширине, например диаметру, одной указанной печатной капли. Предпочтительно, существует также интервал между указанными электродами.

Вариант осуществления предоставляет группу транзисторов, включающую в себя множество указанных выше полевых транзисторов.

В соответствии с еще одним следующим аспектом данного изобретения предоставляется способ формирования структуры подложки для электронного устройства, включающий в себя: нанесение вытянутого множества капель жидкости рядом с краем первой части на подложку для формирования по меньшей мере участка второй части, при этом первая часть, жидкость и подложка являются такими, чтобы жидкость отталкивалась первой частью для формирования края указанной второй части, по существу совмещенного с указанным краем первой части; и указанное вытянутое множество капель находится под углом от приблизительно 5 градусов до приблизительно 90 градусов к указанному краю первой части. Нанесение вытянутого множества капель может быть реализовано в виде печати.

Опять же аналогично вытянутое множество капель может быть по существу перпендикулярным указанному краю первой части, и/или нанесение указанного вытянутого множества капель может включать в себя нанесение указанных капель таким образом, чтобы ширина указанного вытянутого множества капель была по существу равна ширине, например диаметру, одной указанной печатной капли. Предпочтительно также существует интервал между указанными электродами.

Может быть также включен способ, в котором при указанном нанесении указанное вытянутое множество капель наносится частично на указанную первую часть.

Может быть также включен способ, в котором при указанном нанесении указанное вытянутое множество капель наносится на область указанной подложки, которая не контактирует с указанной первой частью.

Может быть также включен способ, в котором указанная жидкость включает в себя раствор, причем способ также включает в себя выпаривание указанного раствора из указанного нанесенного вытянутого множества капель.

Может быть также включен способ, в котором точка кипения указанного раствора выбирается таким образом, чтобы выпаривание происходило при приблизительно 25°С в течение периода времени, равного по меньшей мере приблизительно 1 минуте.

Может быть также включен способ, также включающий в себя нанесение множества капель жидкости для формирования указанной первой части.

Может быть также включен способ, также включающий в себя нанесение на указанную первую часть слоя для отталкивания указанной жидкости указанного вытянутого множества капель до указанного нанесения указанного вытянутого множества капель. Слой может являться самоорганизованным монослоем.

Вариант осуществления предоставляет электронное устройство, сформированное в соответствии с указанным выше способом.

Вариант осуществления предоставляет группу устройств, включающую множество указанных выше электронных устройств.

В соответствии с другим аспектом данного изобретения предоставляется полевой транзистор, включающий в себя электрод истока, электрод стока, электрод затвора, полупроводниковую область, электрически расположенную между электродом истока и электродом стока, и диэлектрическую область, электрически расположенную между полупроводниковой областью и электродом затвора, где указанный электрод истока и указанный электрод стока сформированы в соответствии с указанным выше способом.

Вариант осуществления предоставляет группу транзисторов, включающую в себя множество указанных выше полевых транзисторов.

Вариант осуществления предоставляет устройство с логической схемой, отображающее, запоминающее или определяющее устройство, включающее в себя структурированную подложку в соответствии с тем, что описано выше, электронное устройство в соответствии с тем, что описано выше, группу устройств в соответствии с тем, что описано выше, полевой транзистор в соответствии с тем, что описано выше, или группу транзисторов в соответствии с тем, что описано выше.

Следующие аспекты могут быть предоставлены как способы, соответствующие указанным выше аспектам структурированной подложки, устройства или группы, и, наоборот, как структурированной подложки, устройства и группы устройств, соответствующие указанным выше аспектам способа.

Предпочтительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах приложенной формулы изобретения.

Подложки, используемые в способах по изобретению, могут являться любой традиционной подложкой, используемой в изготовлении электронных устройств. Типичные примеры подложек включают в себя пластмассы (например, полиэтилентерефталат или полиэтиленнафталин), металлы, кварц, стекло и Si/SiO₂. Подложка может также иметь покрытие. Предпочтительными подложками являются стекло и Si/SiO₂.

Предпочтительно, вытянутое множество печатных капель может включать в себя две или более капель. Предпочтительно, оно является по существу прямой линией (например, прямой линией) капель. (В некоторых вариантах осуществления линия может быть немного изогнута). Капли можно последовательно нанести при помощи печати. Капли могут соединяться, так что вытянутое множество капель является непрерывной линией из капель, причем линия, предпочтительно, имеет ширину одной капли.

В дополнение ко второй части, включающей в себя нанесенные капли, может быть также напечатана первая часть, например, на том же этапе нанесения капель, что и вторая часть. Как вариант, первая часть может быть получена при помощи любой другой технологии, например выпаривания.

Каждая или обе первая и вторая части могут быть присоединены или составлять единое целое со следующими печатными частями, такими как любое число ветвей, протянутых к другим элементам, таким как контакты или устройства, расположенные в различных направлениях относительно края первой части.

Вытянутое множество капель и край первой части, в общем, можно определить как непараллельные. Более конкретно, угол между вышеуказанными элементами может быть равен 5-90 градусам или, более конкретно, от приблизительно 45 градусов до приблизительно 90 градусов, и может отсчитываться как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки, т.е. +/- относительно края первой части. Предпочтительно, угол находится в интервале от 10 до 90 градусов, более предпочтительно, от 30 до 90 градусов, еще более предпочтительно, от 50 до 90 градусов.

Определение угла может быть относительно простым в случае, когда вытянутое множество печатных капель является по существу прямой линией. Когда вытянутое множество печатных капель соответствует более изогнутой линии, прямая линия, которая наиболее соответствует, например, полученная в результате линеаризации методом наименьших квадратов, изогнутой печатной линии, может определить указанный выше угол относительно края первой части. Тем не менее, как в случае по существу прямой линии, так и в случае более изогнутой линии по меньшей мере прямая линия между центрами двух (или, предпочтительно, большего количества, например пяти или десяти) соседних капель, ближайших к краю первой части, находится, предпочтительно, под указанным выше углом от приблизительно 5 градусов до приблизительно 90 градусов.

Далее, в связи с этим, вытянутое множество печатных капель, предпочтительно по существу перпендикулярно (например, перпендикулярно) краю первой части. (Опять же, это применимо к наиболее подходящей линии или к указанной выше линии двух/пяти/десяти соседних капель, как и для приведенного выше угла). Например, первая часть и вытянутое множество печатных капель могут быть расположены в форме Т, или в форме L, или даже в форме креста (+), если печать второй части будет непрерывна от одной стороны первой части к другой.

В общем, край первой части может являться по меньшей мере участком стороны первой части, которая длиннее края второй части и/или ширины вытянутого множества печатных капель. Кроме того, сторона, включающая в себя край первой части, может проходить между двумя соседними вершинами периметра первой части. Таким образом, край первой части может являться участком, т.е. крайним участком, не полностью проходящим между такими вершинами, или участком непрерывного изогнутого края, полностью определяющего границы первой части. Указанный выше угол от приблизительно 5 градусов до приблизительно 90 градусов относительно границы первого края может быть обеспечен, даже когда край первой части является не полностью прямым или по существу прямым, таким образом, что угол отсчитывается относительно линии, полученной линеаризацией методом наименьших квадратов более изогнутого края первой части.

В предпочтительных структурированных подложках, например, когда подложка предоставляется в электронное устройство, по меньшей мере одна из первой и второй частей может являться или включать в себя электрод, который может быть выполнен для переноса сигналов тока/напряжения. Таким образом, предпочтительно, первая и/или вторая части включают в себя металл, например золото, серебро или медь, особенно предпочтительно золото или серебро. Первая и/или вторая части могут включать в себя металл, например, в качестве добавки в жидкие чернила и/или распределенный в виде наночастиц или комплексов металла в жидких чернилах. (Кроме того, или как вариант, первая и/или вторая части могут включать в себя полимер). Подходящие чернила могут являться чернилами на основе металла с температурой спекания менее 150°С. Они могут являться чернилами на основе комплексов, например чернилами на основе комплексов серебра TEC-IJ-010. Использование металлических электродов, например золота или серебра, может уменьшить сопротивление линии и/или контактное сопротивление в варианте осуществления.

Интервал может включать в себя воздушный зазор и/или может вмещать в себя такой материал, как полупроводник или диэлектрик. Полупроводник может применяться в случае, когда интервал формирует канал исток-сток полевого транзистора (ПТ). Диэлектрик может использоваться, когда интервал формирует изоляцию затвора ПТ или диэлектрик между электродами/пластинами емкостного элемента.

Ширина края второй части может быть меньше чем приблизительно 200 мкм и, предпочтительно, меньше чем приблизительно 50 мкм. Это может быть меньше ширины вытянутого множества печатных капель, например меньше диаметра одной капли, когда вытянутое множество капель имеет ширину одной капли. Это можно увидеть на примере края второй части, имеющего длину S на Фиг.1(с). Ширина вытянутого множества печатных капель может быть равна или меньше чем приблизительно 250 мкм и, предпочтительно, равна или меньше чем приблизительно 80 мкм с соответственно более короткой длиной края второй части, например, равной приблизительно 70 мкм или меньше. В связи с этим ширина вытянутого множества печатных капель может быть преимущественно практически равной ширине одной указанной капли, например, от приблизительно 30 до приблизительно 80 мкм, предпочтительно, приблизительно 60 мкм. Ввиду вышесказанного, край второй части может быть, преимущественно, короче ширины канала, например ПТ, имеющего параллельные электроды истока и стока. (В связи с этим следует отметить, что ширина вытянутого множества капель в данном описании может относиться к максимальной ширине вытянутого множества капель или общей ширине капли(ель) непосредственно рядом с интервалом).

Интервал может иметь длину L (например, наиболее короткое расстояние между краями первой и второй частей), равную или меньше чем приблизительно 2 мкм, более предпочтительно, от приблизительно 200 нм до приблизительно 500 нм. Предпочтительно, отношение ширины W вытянутого множества печатных капель к длине интервала может быть больше или равно приблизительно 100. Это может быть достигнуто, например, при длине интервала L~200 нм и длине края второй части W~20 мкм. Как вариант, это может быть достигнуто, например, при длине интервала L~300 нм и длине края второй части W~30 мкм. Максимальное отношение может быть равно, например, 200 или 300.

В связи с этим преимущество может дать уменьшение длины интервала L и длины (W, т.е., ширины W вытянутого множества печатных капель, соответствующего приведенному выше, например, диаметра печатной капли) края второй части по существу пропорционально, в частности, по сравнению с устройством, достигающим желаемой проводимости интервала (канала) путем большей ширины электрода/канала (например, ПТ, имеющего параллельные электроды истока и стока, которые определяют ширину канала ПТ в направлении, поперечном направлению прохождения тока в канале). В частности, и применимо для случая интервала как канала ПТ и первой и второй частей как электродов истока и стока ПТ, длина L, предпочтительно, уменьшается пропорционально ширине печатного электрода таким образом, чтобы отношение W/L оставалось неизменным путем уменьшения ширины печатного электрода относительно ширины канала ПТ. Таким образом, желаемая проводимость интервала (канала) может быть обеспечена, так как проводимость может быть по существу пропорциональна отношению W/L.

Печатная сущность вытянутого множества капель, расположенного рядом с первой частью, может привести к особенностям, которые могут являться отличительными свойствами использованного варианта осуществления способа по данному изобретению. Например, как изображено на Фиг.1, вторая часть может включать в себя краевой участок, расположенный непосредственно рядом или непрерывно продолжающий указанный край второй части, причем указанный краевой участок имеет кривизну B, и указанный край второй части имеет длину S, где B меньше чем приблизительно 2/S. (Кривизна B может определяться стандартным выражением, таким как 1/R, где R является радиусом кривизны). В дополнение или как вариант, вторая часть может включать в себя краевой участок, имеющий кривизну B, расположенный рядом с указанным краем второй части, и касательная к указанному краевому участку составляет угол приблизительно α с краем второй части, где указанный угол α и кривизна B удовлетворяют равенству:

.

Любое сочетание одной или более указанных выше возможных особенностей и преимуществ структурированной подложки может быть предоставлено в электронном устройстве, например ПТ, включающем в себя описанную выше структурированную подложку, в частности, когда множество таких электронных устройств предоставляется в группе.

Такое сочетание одной или более возможных особенностей и преимуществ может быть также обнаружено в ПТ, например, когда первая и вторая части соответствуют первому и другим электродам ПТ.

Далее относительно ПТ, вытянутое множество капель может быть по существу перпендикулярно указанному краю указанного первого электрода. Более того, ширина указанного вытянутого множества печатных капель может быть по существу равна ширине, например диаметру одной указанной печатной капли. ПТ является особенно преимущественным, когда желательна группа транзисторов. Что касается всех групп транзисторов и групп устройств, которые упоминаются в данном описании, группа, предпочтительно, включает в себя множество ПТ варианта осуществления изобретения в качестве транзисторов или устройств из группы, причем транзисторы или устройства, предпочтительно, предоставляются на одной подложке, например пластиковой подложке, или кремниевом кристалле, или пластине, и, предпочтительно, производятся с той же последовательностью этапов обработки.

В способе формирования структуры подложки для электронного устройства жидкость нанесенного (например, путем печати) вытянутого множества капель, предпочтительно, является проводящими чернилами, например чернилами на основе металла (например, золота, серебра, меди). Это могут быть чернила на основе металлических наночастиц или чернила на основе комплексов металла, например чернила на основе комплексов серебра, например TEC-IJ-010, которые могут подойти для органических слоев. (Такие чернила могут быть также использованы для печати первой и/или второй частей описанной выше структурированной подложки и любого указанного электрода устройства, включающего в себя структурированную подложку). Предпочтительно, нанесенное множество капель наносится частично или полностью на подложку. Таким образом, нанесенные капли могут перекрывать первую часть или наноситься очень близко, но не контактируя с первой частью. В последнем случае ближайшая к первой части капля может распределиться на подложке для приближения к первой части, причем отражение, тем не менее, предотвращает контакт между каплей и первой частью для формирования узкого интервала.

Аналогично описанным выше вариантам осуществления вытянутое множество капель может быть по существу перпендикулярно краю первой части. Более того, нанесение вытянутого множества капель может включать в себя нанесение указанных капель таким образом, чтобы ширина указанного вытянутого множества капель была по существу равна ширине, например диаметру, одной указанной печатной капли, опять же аналогично описанным выше аспектам. Кроме того, любое сочетание одной или более возможных особенностей и преимуществ структурированной подложки, описанной выше, может быть предоставлено в структурированной подложке, сформированной с помощью способа по изобретению, например, когда первая и вторая части структурированной подложки соответствуют первой и второй частям из способа.

Более конкретно относительно способа по данному изобретению, жидкость может включать в себя раствор, так что способ может также включать в себя выпаривание раствора из нанесенного вытянутого множества капель. Преимущественно, точка кипения указанного раствора является такой, что выпаривание происходит при комнатной температуре, например, порядка 25 градусов С, в течение периода, равного от по меньшей мере приблизительно 5 минут до по меньшей мере приблизительно 7 минут, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 1 минуты.

Первая часть может быть сформирована множеством капель жидкости. Таким образом, как вытянутое множество, так и первая часть могут быть напечатаны, предпочтительно, на одном этапе изготовления. Безотносительно того, каким образом производится первая часть, тем не менее, способ может также включать в себя нанесение на первую часть слоя для отражения указанной жидкости указанного вытянутого множества капель до указанного нанесения указанного вытянутого множества капель. Такой слой может являться самоорганизованным монослоем, например, 1H,1H,2H,2H-перфтор-1-декантиол (PFDT).

Любое сочетание одной или более особенностей или преимуществ способа по данному изобретению может быть предоставлено в электронном устройстве, например, в котором первая и вторая части из способа являются электродами истока и стока ПТ, изготовленного по способу, и, в частности, когда множество таких устройств предоставляется в группу устройств.

Любой из указанных выше аспектов может быть применен для органических, пластмассовых или полимерных электронных устройств и групп, например полимерных тонкопленочных транзисторов (ТТ) и их групп. Например, указанные выше аспекты могут быть использованы для предоставления структурированной подложки или любого указанного выше устройства или группы, сформированной на негибкой или гибкой подложке. Электронные устройства могут включать в себя проводящие полимеры, пластмассы или маленькие молекулы. В этом случае первая и вторая части из способа могут являться по меньшей мере некоторыми электродами, составляющими устройство. Такие части могут быть металлическими, например, нанесенными в виде чернил на основе металла, описанных здесь, чтобы увеличить проводимость.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания изобретения и пояснения того, как оно может быть реализовано, будут сделаны ссылки в качестве примера на приложенные чертежи, на которых:

Фиг.1(а) и (b) изображают СЭМ-изображения золотых электродов «в форме Т» самосовмещенной печати (SAP, см. подробное описание), где второй контакт напечатан под углом 90 градусов относительно первого контакта, а ширина канала определяется одной каплей. Естественная скругленная форма капли адаптируется к краю первого электрода и деформируется в прямую линию вдоль края первого контакта, как изображено на Фиг.1(а). В этой области создается суб-микрометровый электрически изолирующий зазор; это увеличено на Фиг.1(b), где можно увидеть чистый зазор, равный ≈200 нм (обозначено как 226 нм на Фиг.1(b)).

Фиг.1(с) является схематическим чертежом формы двух электродов вблизи контакта одной капли и включает в себя выражение sinα=S/2r;

Фиг.2 (а)-(h) изображают изображения, полученные оптическим микроскопом, иллюстрирующие полное высушивание линии, которая демонстрирует перекрытие первой структуры после t=60 c (а). Для t≤240 c изменения практически не наблюдаются (b), в то время как для t≥300 с вместе с изменением цвета чернил в связи с частичным испарением растворов контактная линия сжимается и завершает процесс высушивания после 340 с (с-g). После спекания второй линии (h) SAP электроды надежно сформированы;

Фиг.3 изображает измерение производительности группы 6x12 однокапельных SAP золотых электродов. Ток утечки в воздухе при приложенном напряжении в 20 В на суб-микрометровые зазоры нанесен на график для каждого устройства. Только 4 устройства из 72 демонстрируют утечку более 1 пА, и нет коротких замыканий;

Фиг.4 изображает измерения сопротивления линии чернил на основе комплексов Ag (TEC-IJ-010) длиной ≈700 мкм, напечатанной на PMMA после спекания при 130°С в окружающем воздухе. После 2- 3 минут достигается сопротивление только в несколько 10^-8 Ом. Стандартная линия, напечатанная (длина ~700 мкм; изображенная шкала соответствует длине 500 мкм) с 30 мкм соплом при 1 кГц и спекаемая в течение 5 минут, изображена во вкладке;

Фиг.5(а) изображает полученное оптическим микроскопом изображение готового и функционального транзистора, где золотые SAP контакты истока и стока имеют конфигурацию в форме Т и можно увидеть серебряный контакт затвора.

Фиг.5(b) изображает схематический чертеж в поперечном разрезе структуры устройства с верхним затвором, где сверху SAP золотых электродов F8T2 полимерный полупроводник и C-PMMA диэлектрические слои затвора наносятся путем центрифугирования. На верху перекрещенного диэлектрика печатается и спекается серебряная линия затвора.

Фиг.5(с) и 5(d), соответственно, изображают передающую (с) и выходную (d) характеристики устройства, изображенного на Фиг.5(а) с L ≈200 нм и толщиной диэлектрика затвора ≈50 нм. Полное насыщение наблюдается при таких малых напряжениях, как несколько вольт и отношении ON/OFF 10³-10⁴. OFF ток в интервале пА ограничен токами утечки затвора, а не даже более низким током утечки между SAP электродами (100 фА), как измерено на Фиг.3;

Фиг.6 изображает полученное оптическим микроскопом изображение, отображающее тот же контакт с Фиг.2 для 60 с ≤t≤240 c.

Фиг.7 изображает изображение (передачу), полученное оптическим микроскопом, отображающее часть одной из изготовленных групп 6x12 SAP контактов, где можно увидеть 6 рядов и 11 колонок.

Фиг.8 изображает типичную ВАХ утечек SAP контактов в форме Т;

Фиг.9 изображает СЭМ изображения SAP каналов, представляющих локальные дефекты, где некоторые наночастицы остаются в канале в связи с (а) захватом высушиваемой линии внутри канала или с (b) локальной нестабильностью первой линии. В обоих случаях дефекты возникают, скорее всего, из-за недостатков/примесей на подложке; и

Фиг.10 изображает измерение производительности группы 6x12 однокапельных SAP золотых электродов. Все 72 устройства имеют ток утечки меньше 2 пА при 10 В.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Технология самосовмещенной печати (SAP) делает возможным разрешение в 100 нм в восходящем процессе, преимущественно без требования предварительного формирования структуры, и сохраняет производительность капельно-импульсной (DOD) системы печати. Такая SAP технология может быть основана на печати первой проводящей электродной линии, модификации поверхности такого первого проводящего электрода самоорганизованным монослоем (SAM), чтобы сделать его отталкивающим чернила, и последующей печати линии второго проводящего электрода вдоль края первого электрод, таким образом, чтобы капли чернил стекали с ранее напечатанного проводящего электрода и засыхали рядом с ним, но не находясь в электрическом контакте с первым печатным электродом. На основе SAP технологии могут быть получены полностью уменьшенные органические транзисторы с субмикрометровыми длинами каналов, достигая частот передачи в 1,6 МГц.

Тем не менее, использование указанных выше технологий печати высокого разрешения для областей применения в наноэлектронике, в масштабе 100 нм длины, может зависеть от того, какая производительность и однородность формирования структуры достигается. Конкретно, что касается производительности, может быть, по меньшей мере, тяжело использовать технологии печати на основе раствора для создания больших групп структур электродных зазоров в масштабе 100 нм без электрических коротких замыканий. Это может быть конкретный случай, когда параллельные электроды истока и стока печатаются для ПТ устройства.

Данное изобретение предоставляет структуру устройства для печатного наноканала, который может быть основан на однокапельном контакте. Наноканал может быть сформирован как интервал между электродами, один из которых является первым элементом, а другой включает в себя вытянутое множество печатных капель, которое является по меньшей мере частью второго элемента. Капли могут состоять из жидкости, такой как чернила. Наноканал может быть сформирован по описанной выше технологии самосовмещенной печати (SAP). (Отметим, тем не менее, что первый электрод может быть сформирован способом нанесения, отличным от печати, например выпариванием). Как описано выше, устройство может быть сформировано в характерной форме Т, где ширина по меньшей мере одного плеча «Т» определяется ди