本发明专利技术提供一种沉积有机材料的方法。在至少为载气的热速度的１０％的流速下，从喷嘴中喷射出携带有机材料的载气，以便有机材料沉积在基底上。在一些实施方案中，在喷射过程中，在喷嘴与包围着载气的基底之间的区域内的动压力为至少１Ｔｏｒｒ，更优选１０Ｔｏｒｒ。在一些实施方案中，本底压力为至少约１０ｅ－３Ｔｏｒｒ，更优选约０．１Ｔｏｒｒ，更优选约１Ｔｏｒｒ，更优选约１０Ｔｏｒｒ，更优选约１００Ｔｏｒｒ，和最优选约７６０Ｔｏｒｒ。本发明专利技术还提供一种器件。该器件包括喷嘴，所述喷嘴进一步包括具有第一排气孔和第一气体进口的喷嘴管道；和围绕喷嘴管道的夹套，所述夹套具有第二排气孔和第二气体进口。第二排气孔完全围绕第一管道孔。载气源和有机源容器可与第一气体进口相连。保护流体气体源可与第二气体进口相连。该器件可包括这样的喷嘴的排列。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于沉积材料的方法与装置。
技术介绍
由于许多原因，愈加希望利用有机材料的光电器件。制造这种器件所使用的许多材料相对便宜，因此与无机器件相比，有机光电器件潜在地具有成本优势。另外，有机材料的固有性能，例如其柔性，可使得它们非常适合于特定的应用，例如在柔性基底上的制造。有机光电器件的实例包括有机发光器件(OLED)、有机光敏晶体管、有机光生伏打电池和有机光检测器。对于OLED来说，有机材料相对于常规材料可具有性能优势。例如，通常可容易地采用合适的掺杂剂微调有机发射层发光时的波长。有机光电器件，例如薄膜晶体管(TFT)、发光二极管(LED)和光生伏打(PV)电池在过去十年来说赢得了研究者相当大的关注。有机半导体可沉积在各种基底上，当与无机半导体相比时，这将潜在地简化并降低制造成本。然而，有机半导体独特的加工要求也可能会限制其应用。例如，发光器件和PV电池典型地由夹在导电电极之间的共轭聚合物或单体的薄膜(＜100nm)组成。对于全色显示器和多晶体管电路来说，活性有机层本身还必须被横向构图。然而，有机层典型地太脆，以致于无法耐受常规的半导体加工方法，例如光刻法、等离子体加工或反应性离子蚀刻。因此开发了许多制造和构图技术解决这些独特的要求，这些主要强调加工的容易程度和低成本。此处所使用的术语“有机”包括制造有机光电器件可使用的聚合物材料以及小分子有机材料。“小分子”是指不是聚合物的任何有机材料，并且“小分子”实际上可以相当大。在一些情况下，小分子可包括重复单元。例如，使用长链烷基作为取代基并不从“小分子”组中排除这一分子。小分子例如作为聚合物主链上的侧基或者作为主链的一部分也可掺入到聚合物内。小分子也可充当枝状体(dendrimer)的核心部分，所述枝状体由在核心部分上的生成的一系列化学壳组成。枝状体的核心部分可以是荧光或磷光小分子发射体。枝状体可以是“小分子”，且认为目前在OLED领域中所使用的所有枝状体是小分子。早期构图有机材料的方法包括通过掩模沉积有机材料。有机材料可通过“一体化”的掩模沉积，所述掩模连接于其上制造器件的基底上，正如在2003年7月22日授权的美国专利No.6596443中所述，在此通过参考将其全文引入。或者，可通过没有一体化地连接到基底上的遮蔽掩模沉积有机材料，正如在2001年4月10日授权的美国专利No.6214631中所述，在此通过参考将其全文引入。然而，由于许多因素，其中包括可以可靠地制造的掩模的分辨率、在掩模上有机材料的累积和在掩模与有机材料在其上沉积的基底之间有机材料的扩散，从而限制了采用这种掩模可能实现的分辨率。此处所使用的“顶部”是指离基底最远，而“底部”是指离基底最近。例如，对于具有两个电极的器件来说，底部电极是最接近基底的电极，且通常是制造的第一个电极。底部电极具有两个表面，最接近基底的底部表面和远离基底的顶部表面。在第一层描述为“置于”第二层上的情况下，第一层远离基底布置。在第一和第二层之间可存在其它层，除非另有说明，第一层与第二层“物理接触”。例如，阴极可描述为“置于”阳极上，即使在其间存在许多有机层。此处所使用的“可溶液加工”是指能以溶液或者悬浮液形式在液体介质中溶解、分散或输送和/或由其沉积。专利技术概述 本专利技术提供一种沉积有机材料的方法。携带有机材料的载气以载气热速度的至少10％的流速从喷嘴中喷出，以便有机材料沉积在基底上。在一些实施方案中，在喷射过程中，在喷嘴与包围着载气的基底之间的区域内的动压力为至少1Torr，和更优选10Torr。在一些实施方案中，在载气周围提供保护流体。在一些实施方案中，本底压力为至少约10e-3Torr，更优选约0.1Torr，更优选约1Torr，更优选约10Torr，更优选约100Torr，和最优选约760Torr。本专利技术还提供一种器件。该器件包括喷嘴，所述喷嘴进一步包括具有第一排气孔和第一气体进口的喷嘴管道；和围绕喷嘴管道的夹套，该夹套具有第二排气孔和第二气体进口。第二排气孔完全围绕第一管道孔。载气源和有机源容器可连接到第一气体进口上。保护流体气体源可连接到第二气体进口上。该器件可包括这样的喷嘴的排列。附图简述 附图说明图1示出了具有多个源隔室(cell)的OVJP装置的实施方案。图2示出了可产生保护流体的OVJP喷嘴的实施方案。图3示出了阐明载气和有机分子轨线的OVJP喷嘴的示意图。图4示出了归一化沉积物宽度与下游压力的定性相关性的曲线图，以及喷嘴半径、喷嘴/基底的间隔和下游压力之间定性关系的相关曲线图。图5示出了从喷嘴中喷射出的颗粒的计算速度和流线。图6示出了对于各种下游压力所计算的厚度曲线。图7示出了对于各种喷嘴-基底的间隔距离所计算的厚度曲线。图8示出了通过OVJP印刷的图像。图9示出了通过OVJP印刷的并五苯点的光学显微图片。图10示出了通过OVJP印刷的Alq3点的光学显微图片。图11示出了相对于图7的点来说的厚度曲线。图12示出了图9的厚度曲线的二分之一最大值时的全宽度与喷嘴-基底的间隔的平方根所作的曲线图。图13示出了通过OVJP沉积的并五苯线的扫描电子显微图片。图14示出了对于通过OVJP沉积的TFT来说，漏源电流对漏源电压所作的曲线图。图15示出了对于通过OVJP沉积的TFT来说，漏源电流对门源偏压所作的曲线图。详细说明 在分子有机半导体薄膜的生长过程中，为了直接构图，引入有机蒸汽喷射印刷(OVJP)。热的惰性载气夹带起(pick up)有机蒸汽并膨胀通过细微的喷嘴，从而导致高度准直的射流。射流撞击冷的基底，从而导致选择性物理吸收有机分子而不是载气。OVJP的非平衡性质提供高分辨率，几乎100％有效的直接印刷有机半导体图案和器件。沉积速度可能非常高，例如高达并超过1000埃/秒。我们证明图案的分辨率由喷嘴直径和与基底的间隔来部分决定。例如，使用20μm直径的小孔，我们获得～25μm直径的图案(1000点/英寸)。此外，我们以700埃/秒的薄膜沉积速度印刷原型并五苯通道薄膜晶体管，从而导致0.25cm2/V·s的空穴迁移率和7·105的电流开/关比(这与采用真空沉积的器件所实现的性质相当)。使用比例分析，确定工艺条件对印刷分辨率和速度的影响。组合印刷实验和直接模拟Monte-Carlo模型支持该分析。通过OVJP印刷分子有机半导体提供小规模和大规模电子器件二者的快速制造。取决于喷嘴大小和数量，可在宽范围的上游到下游压力梯度下进行该工艺，同时下游压力范围优选为0.1-1000Torr。由于OVJP的高度定位和直接特征，因此本专利技术的实施方案对于实际上任意尺寸和形状的基底来说，提供直接有机膜构图的可能性。除了有机电子器件应用以外，OVJP方法提供使用高度定位的高温有机射束获得新的膜生长方案以及膜与晶体形态的额外、新的控制程度。在有机蒸汽喷射印刷(OVJP)的实施方案中，炽热的惰性载气夹带起分子有机蒸汽并膨胀通过细微的喷嘴。所得准直的气体射流撞击冷的基底，从而导致选择定位沉积有机分子，而不是载气。由于OVJP不使用液体溶剂，因此与其它方法，例如喷墨印刷相比，它提供基底材料和形状选择的较大自由度，从而使得可沉积宽范围的各种有机半导体和结构。有机器件所使用的分子典型地直到350-450℃本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种沉积有机材料的方法，该方法包括：在至少为载气的热速度的１０％的流速下，从喷嘴中喷射出携带有机材料的载气，以便有机材料沉积在基底上；其中在喷嘴与包围着载气的基底之间的区域内的动压力为至少１Ｔｏｒｒ。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-10-23 10/690,7041.一种沉积有机材料的方法，该方法包括在至少为载气的热速度的10％的流速下，从喷嘴中喷射出携带有机材料的载气，以便有机材料沉积在基底上；其中在喷嘴与包围着载气的基底之间的区域内的动压力为至少1Torr。2.权利要求1的方法，其中动压力为至少10Torr。3.权利要求2的方法，其中本底压力为至少5Torr。4.权利要求2的方法，进一步包括从喷嘴中喷射出保护流体。5.权利要求4的方法，其中本底压力是在约760Torr下的环境压力。6.权利要求2的方法，其中通过从喷嘴中喷射出的保护流体产生至少10Torr的动压力。7.权利要求6的方法，其中本底压力是真空室的基本压力，且小于约0.1Torr。8.权利要求7的方法，其中有机材料的分子量大于载气的分子量。9.权利要求6的方法，其中保护流体包括第一气体，载气包括第二气体，且第一气体的分子量大于第二气体的分子量。10.权利要求1的方法，其中动压力为至少约760Torr。11.一种沉积有机材料的方法，该方法包括在至少为载气的热速度的10％的流速下，从喷嘴中喷射出携带有机材料的载气，以便有机材料沉积在基底上；在载气周围提供保护流体。12.权利要求11的方法，其中采用至少约760Torr的本底压力进行该方法。13.权利要求11的方法，其中在没有使用真空装置的情况下，在手套箱内进行该方法。14.一种沉积有机材料的方法，该方法包括在至少为载气的热速度的10％的流速下，从喷嘴中喷射出携带有机材料的载气，以便有机材料沉积在基底上；其中本底压力为至少约10e-3Torr。15.权利要求14的方法，其中本底压力为至少0.1Torr。16.权利要求15的方法，其中本底压力为至少1Torr。17.权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：M施泰因，SR福里斯特，
申请(专利权)人：普林斯顿大学理事会，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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