一种在导电衬底上使用的电介质涂层，包括具有如下通式的聚硅氧烷组合物：［Ｒ↓［ｘ］ＳｉＯ↓［（４－ｘ）／２］］↓［ｎ］，其中ｘ＝１－４，Ｒ包括甲基，或苯基，或氢基，或羟基或烷氧基或它们的组合（当１＜ｘ＜４）。Ｒ也可以包括其它一价原子团，独立地选自烷基或芳基基团，芳基醚，烷基醚，烷基酰胺，芳基酰胺，烷基氨基和芳基氨基原子团。电介质涂层具有网状结构。同时也公开了一种光伏衬底，它包括具有电介质涂层的导电材料，该电介质涂层处于导电材料的表面上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种聚硅氧烷基电介质涂层和平面化涂层，本专利技术尤其涉及一种聚硅氧烷基电介质涂层在光致电压中的应用，在薄膜晶体管(TFT)包括有机薄膜晶体管(OTFT)中的应用，以及在发光二极管(LED)包括有机发光二极管(OLED)中的应用。
技术介绍
半导体器件经常具有用于电学连接单独电路元件以形成集成电路(IC)的一组或多组图形的互连级。互连级通常被一层绝缘涂层或电介质涂层分隔。以前，利用化学气相沉积(CVD)或等离子体增强技术(PECVD)形成的氧化硅涂层是这类电介质涂层中最常使用的材料。然而，当电路元件的尺寸和这些元件之间的距离变小时，这种氧化硅涂层相对较高的介电常数不足以提供足够的电绝缘。特别是在光电池领域使用的半导体器件通常涉及能将太阳光直接转化为直流电电能的多层材料的开发。光伏器件或太阳能电池通常的结构是p-型和n-型半导体共同协作的夹层结构，其中n-型半导体材料具有多余的电子，p-型半导体材料具有多余的孔。这样一种结构，当在适当的位置放入电接触点时，形成工作的光伏电池。入射到光伏电池上的太阳光在p-型半导体中被吸收，产生电子/孔对。通过夹层p-型和n-型半导体产生的自然的内部电场，p-型材料中产生的电子流向n-型材料，并在n-型材料处收集电子，当在合适的闭合电路中使用同样的方法时，在结构相对的两侧之间形成直流电电流。可以看到，薄膜光伏在工业和民用中的应用不断增加。但由于成本高和目前所使用的劳动密集型制造过程，其广泛应用受到了一定的限制。薄膜基光伏，即非晶硅，碲化镉和铜铟联硒化物，由于使用了广泛应用于保护、装饰和功能性涂层的薄膜工业中的沉积技术，而提高了成本。铜铟镓联硒化物(CIGS)表现出生产高性能、低成本的薄膜光伏产品的潜能。然而，CIGS工艺温度通常在550摄氏度范围(持续时间至少一小时)，限制了可以使用的衬底类型。通常使用的衬底如聚酰亚胺、玻璃和不锈钢，在CIGS工艺中使用也会有限制。聚酰亚胺衬底不能承受CIGS工艺的温度，而玻璃衬底当承受高温时，需要大量的加工设备和复杂的工艺控制以防止玻璃衬底破裂。不锈钢作衬底可以耐高温并且成本低，但其电介质性能不好，因而不支持用激光划片制造的太阳能电池单片集成。结果，不锈钢衬底限制了连续加工工艺的应用。因此，现有技术需要一种衬底既耐高温又具有良好的电介质性能，以用于roll toroll加工，同时也要支持衬底的单片集成。对衬底的另一个要求是衬底的表面粗糙度。所需的表面粗糙度应低于50nm。用抛光技术很难达到这一要求。因此还需要衬底具有非常光滑的表面。诸如金属箔之类柔韧坚固的衬底的应用正通过光伏市场进入柔韧的电子市场，用于制造大型电子设备和小型的电子元件。这些应用包括液晶显示(LCDs)，电子纸张产品概念(e-paper)，LEDs和OLEDs，结构等。传统上这些电子器件以玻璃衬底为基础，但由于电子市场朝着柔韧性的趋势发展，人们正在寻求坚固的箔衬底。这些器件需要一个电介质的平面化支撑。玻璃衬底具有这些性质，但诸如不锈钢或铝之类的金属箔不是绝缘的，并且要求全面抛光以获得光滑的表面。使用目前的抛光技术，表面粗糙度经常太高而在后续沉积层得到的表面不好。一些应用要求的表面粗糙度可以低到1nm(RMS)，用化学或机械方法对衬底进行抛光是不可能达到的。这样的应用需要使用电介质的、平面化的涂层。电介质涂层应在高温下保持稳定，因为大多数的后续沉积层(导电电极或化合物半导体)为使晶体生长需要高温。退火是沉积后使用的一个普通过程，对温度的要求和持续时间随器件的不同而有所变化。例如，多晶硅基器件如TFT需要的温度高达450℃，而非晶硅基器件通常需要的温度＜300℃。因此需要在高温下稳定，平面化的、柔韧的电介质衬底，易于在roll to roll加工中使用。
技术实现思路
一种在导电衬底上使用的电介质涂层，包括具有如下通式的聚硅氧烷组合物[RxSiO(4-x)/2]n其中x＝1-4，R包括甲基，或苯基，或氢基，或羟基或烷氧基或它们的组合(当1＜x＜4)。R也可以包括其它一价原子团，独立地选自烷基或芳基基团，芳基醚，烷基醚，烷基酰胺，芳基酰胺，烷基氨基和芳基氨基原子团。电介质涂层具有网状结构。也公开了一种光伏衬底，它包括具有电介质涂层的导电材料，该电介质涂层处于导电材料的表面上。电介质材料是具有如下通式的聚硅氧烷组合物[RxSiO(4-x)/2]n，其中x＝1-4，R包括甲基，或苯基，或氢基，或羟基或烷氧基或它们的组合(当1＜x＜4)。R也可以包括其它一价原子团，独立地选自烷基或芳基基团，芳基醚，烷基醚，烷基酰胺，芳基酰胺，烷基氨基和芳基氨基原子团。电介质涂层具有网状结构。具体实施例方式本专利技术涉及一种在导电衬底上使用的电介质涂层，以及在其一面上使用了这种涂层的一种衬底材料。这种电介质涂层包括具有如下通式的聚硅氧烷组合物[RSiO(4-x)/2]n，其中x＝1-4，R包括甲基，或苯基，或氢基，或羟基或烷氧基或它们的组合(当1＜x＜4)。R也可以包括其它一价原子团，独立地选自烷基或芳基基团，烷基酰胺，芳基酰胺，烷基氨基和芳基氨基原子团。电介质涂层优选具有网状结构。在本专利技术的一个实施方案中，电介质涂层包括具有如下通式的硅倍半氧烷化合物[RSiO3/2]n，其中R包括甲基，或苯基，或氢基，或羟基或烷氧基或它们的组合(当1＜x＜4)。R也可以包括其它一价原子团，独立地选自烷基或芳基基团，烷基酰胺，芳基酰胺，烷基氨基和芳基氨基原子团。硅倍半氧烷聚合物的例子有[HSiO3/2]n，[MeSiO3/2]n，[HSiO3/2]n[MeSiO3/2]m，其中m+n＝1；[PhSiO3/2]n[MeSiO3/2]m，m+n＝1；[PhSiO3/2]n[MeSiO3/2]m[PhMeSiO]p，m+n+p＝1。在本专利技术的一个方案中，硅倍半氧烷聚合物包含硅烷醇单元[RSi(OH)xOy]，其中x+y＝3，并且该硅烷醇单元可用合适的有机硅氧烷进行硅烷基化，生成对应的硅烷基化的聚硅倍半氧烷。除了在涂层应用中聚合物的易加工性，应当用多高分子量的聚合物作为有效的电介质涂层并无限制，但是通常初始的硅倍半氧烷的数均分子量在380到12000范围内，更经常在4000范围内。例如，具有如下经验通式的聚硅倍半氧烷树脂[PhSiO3/2]n[MeSiO3/2]m[PhMeSiO]p，m+n+p＝1，数均分子量为～200000时显示在不锈钢衬底上形成了一层非常有效的电介质涂层。本领域熟练技术人员认识到对于高分子量的聚合物由于它们的黏度较高，可能需要调整溶液配方，使润湿、涂层厚度和均匀度达到最佳。同样的，根据聚硅倍半氧烷中反应的官能团的数目，固化条件可能需要扩展到达到完全固化。在本专利技术的一个方案中，硅倍半氧烷聚合物包括通式为[CH3SiO(3/2)]n的聚甲基硅倍半氧烷。优选在水和由氧化的有机溶剂与烃溶剂组成的有机溶剂的两相系统中，其中烃溶剂可选择性地达到50％(体积)(按氧化的有机溶剂计)，通过水解甲基三卤代硅烷MeSiX3(Me＝甲基，X＝卤原子)并使得到的水解产物缩合，制备起始的聚甲基硅倍半氧烷。合成聚甲基硅倍半氧烷树脂优选的方法具体说明如下(1)形成一个由水(可选择性地包含一种具有缓冲能力的弱酸溶解盐或一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在导电衬底上使用的电介质涂层，包括：具有如下通式的聚硅氧烷组合物：［ＲＳｉＯ↓［（４－ｘ）／２］］↓［ｎ］其中ｘ＝１－４，并且Ｒ包括选自甲基、苯基、氢基、羟基、烷氧基基团或上述组合中的基团，或一价原子团独立地选自烷基、芳 基、烷基酰胺、芳基酰胺、烷基氨基基团和芳基氨基原子团（当１＜ｘ＜４）；所述的电介质涂层具有网状结构。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-8-1 60/491,8831.一种在导电衬底上使用的电介质涂层，包括具有如下通式的聚硅氧烷组合物[RSiO(4-x)/2]n其中x＝1-4，并且R包括选自甲基、苯基、氢基、羟基、烷氧基基团或上述组合中的基团，或一价原子团独立地选自烷基、芳基、烷基酰胺、芳基酰胺、烷基氨基基团和芳基氨基原子团(当1＜x＜4)；所述的电介质涂层具有网状结构。2.根据权利要求1的电介质涂层，其中聚硅氧烷组合物包括具有如下通式的硅倍半氧烷化合物[RSiO3/2]n，其中R包括选自甲基、苯基、氢基、羟基、烷氧基或上述组合中的基团，或一价原子团独立地选自烷基、芳基、烷基酰胺，芳基酰胺，烷基氨基基团和芳基氨基原子团(当1＜x＜4)。3.根据权利要求2的电介质涂层，其中硅倍半氧烷化合物进一步包括具有如下通式的硅烷醇单元[Rsi(OH)xOy]，其中x+y＝3，并且该硅烷醇单元可用合适的有机硅氧烷进行硅烷基化，生成相应的硅烷基化的聚硅倍半氧烷。4.根据权利要求1的电介质涂层，其中聚硅氧烷组合物包括通式为[CH3SiO(3/2)]n的聚甲基硅倍半氧烷。5.根据权利要求1的电介质涂层，其中聚硅氧烷组合物包括具有如下通式的硅倍半氧烷共聚物R1aR2bR3cSiO(4-a-b-c)/2，其中a是零或正数，b是零或正数，c是零或正数，且符合条件0.8≤(a+b+c)≤3.0，其中共聚物每个分子平均至少有2个R1基团，且每个R1是独立地选自氢原子和具有脂肪族不饱和键的一价烃基团中的官能团，每个R2和每个R3是独立地选自非官能团和R1中的一价烃基团。6.根据权利要求5的电介质涂层，其中R1是烯基基团，并且R2和R3是选自烷基和芳基基团中的非官能团。7.根据权利要求6的电介质涂层，其中R1选自乙烯基和烯丙基基团中。8.根据权利要求6的电介质涂层，其中R2和R3选自甲基、乙基、异丙基、正丁基和异丁基基团中。9.根据权利要求1的电介质涂层，其中聚硅氧烷组合物包括具有如下化学式的苯基-甲基硅氧烷化合物[(MeSiO3/2)0.25(PhSiO3/2)0.1...
【专利技术属性】
技术研发人员：季米特里斯卡佐里斯，须藤隆道，
申请(专利权)人：道康宁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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