一种用于金属氧化物薄膜晶体管涂层的组合物的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于金属氧化物薄膜晶体管涂层的组合物，主要由下述重量份的材料组成：稳定剂0.001?50％、交联剂0.05?43％、余量为去离子水。本发明将植物提取液中的提取成份用于稳定剂，解决了金属氧化物薄膜半导体的表面存在的物理吸附低分子量分子(如：H2O、O2、O3、CO2、CO、NO、NO2)的吸附问题，消除了对金属氧化物薄膜晶体管的性能导致不稳定性影响。
【专利说明】
一种用于金属氧化物薄膜晶体管涂层的组合物
技术领域
[0001] 本发明涉及平板显示技术领域，尤其涉及一种用于金属氧化物薄膜晶体管涂层的 组合物。
【背景技术】
[0002] 铟镓锌氧化物（IGZ0)由于其高的场效应迀移率、光透明性以及在低温下的可加工 性而最有希望成为用于柔性显示底板的TFT中的下一代有源通道材料。尽管其存在希望，但 是由于其对环境的灵敏度，IGZO TFT经受不可靠的器件操作。特别地，存在于环境空气中的 小分子物质在暴露的背后通道层上的吸附/解吸以及光敏性（子间隙光响应（subgap photoresponse))可改变IGZ0薄膜中的载流子浓度。这导致TFT阈值电压(VTH)的转变，其随 着时间的推移而导致非均匀性问题。已证明，用各种无机材料和有机材料涂覆IGZ0通道层 以改善器件稳定性;然而，存在与最先进的涂层材料相关的已知问题。例如，通过等离子体 增强化学气相沉积法(PECVD)沉积的无机涂层材料诸如Si0 2和SiNx可由于对TFT的背后通道 区域的等离子体诱导的辐射损伤而导致IGZ0TFT的电特性退化。同时，许多有机涂层材料没 有很好地粘附到金属源和漏极接点（draincontact)或者没有很好地粘附到IGZ0薄膜本身 (由于缺少化学结合），这对于多层叠形成是成问题的，并且可产生长期稳定性问题。最先进 的有机涂层材料也不会阻止周围环境(H2〇、0 2、03、C〇2、C0、N0、N〇2)中含有的小分子的化学吸 附或物理吸附，不会阻止光诱导的载流子的形成。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于金属氧化物薄膜晶体 管涂层的组合物，以克服现有技术的缺陷。
[0004] 本发明的技术方案是这样实现的：
[0005] -种用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物，主要由下述重量份的材料组 成:稳定剂〇. 001-50%、交联剂0.05-43%、余量为去离子水。
[0000]所述的稳定剂的结构式为：
[0008] 所述稳定剂的制备方法，其特征在于:包含以下操作步骤：（a)将野百合的干燥全 草粉碎，用75-85%乙醇热回流提取，合并提取液，浓缩至无醇味，依次用石油醚、乙酸乙酯 和水饱和的正丁醇萃取，分别得到石油醚萃取物、乙酸乙酯萃取物和正丁醇萃取物；（b)步 骤(a)中乙酸乙酯萃取物用大孔树脂除杂，先用10%乙醇洗脱8个柱体积，再用75%乙醇洗 脱10个柱体积，收集75%乙醇洗脱液，减压浓缩得75%乙醇洗脱物浸膏；（c)步骤(b)中75% 乙醇洗脱浸膏用正相硅胶分离，依次用体积比为85:1、40:1、20:1、12:1和1:1的二氯甲烷-甲醇梯度洗脱得到5个组分；（d)步骤(c)中组分4用正相硅胶进一步分离，依次用体积比为 20:1、12:1和5:1的二氯甲烷-甲醇梯度洗脱得到3个组分；（e)步骤(d)中组分2用十八烷基 硅烷键合的反相硅胶分离，用体积百分浓度为70 %的甲醇水溶液等度洗脱，收集8-10个柱 体积洗脱液，洗脱液减压浓缩得到纯的稳定剂。
[0009] 所述步骤(a)中，用80%乙醇热回流提取，合并提取液。
[0010]所述大孔树脂为AB-8型大孔吸附树脂。
[0011] 所述的交联剂为可聚合单体，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、甲基 丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、二乙烯基苯和二异氰酸酯，N，N_亚甲基 双丙烯酰胺中的一种或多种。
[0012] 所述的用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物的制备方法，其特征在于， 包含以下方法步骤:S1:稳定剂的制备;S2:交联剂的制备:将含有引发剂的水溶液滴加至可 聚合单体化合物的水溶液中，滴加完毕，调整体系pH值为7-8，将体系加热至30-100°C，继续 维持体系温度，静置10_200min，恒温静置结束后，冷却至室温，得交联剂溶液;S3:所述步骤 S1制备的稳定剂水溶液滴加入所述步骤S2中，温度:5-35°C，真空:0.06-0.095MPa，搅拌速 度:2_15r/min，搅拌时间：45_130min。
[0013] 所述组合物喷涂的厚度为0.01-15mm。
[0014] 所述组合物喷涂的厚度为0.5-10mm。
[0015] 采用磁控溅射方法成膜。
[0016] 本发明的有益效果:本发明将植物提取液中的提取成分用于稳定剂，解决了金属 氧化物薄膜半导体表面存在物理吸附低分子量分子(如:H 20、02、〇3、C02、C0、N0、N02)的吸附 问题，消除了对金属氧化物薄膜晶体管的性能导致不稳定性影响。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明稳定剂的结构式图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何 限制。
[0019] 化工原料说明：化学试剂均购自国药集团，所有化工原料均为处理，直接使用。
[0020] 实施例1
[0021] -种用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物，主要由下述重量份的材料组 成:稳定剂〇. 001 %、交联剂〇. 05%、余量为去离子水。
[0022] 所述的稳定剂的结构式为：
[0023] 所述稳定剂的制备方法，其特征在于包含以下操作步骤：野百合的干燥全草 (10kg)粉碎，用80%乙醇热回流提取(25LX3次），合并提取液，浓缩至无醇味(3L)，依次用 石油醚(3L X 3次）、乙酸乙酯(3L X 3次)和水饱和的正丁醇(3L X 3次)萃取，分别得到石油醚 萃取物、乙酸乙酯萃取物(398g)和正丁醇萃取物；（b)步骤(a)中乙酸乙酯萃取物用AB-8型 大孔树脂除杂，先用10 %乙醇洗脱8个柱体积，再用75 %乙醇洗脱10个柱体积，收集75 %乙 醇洗脱液，减压浓缩得75%乙醇洗脱物浸膏（163g);(c)步骤(b)中75%乙醇洗脱浸膏用 200-300目正相硅胶分离，依次用体积比为85:1 (8个柱体积）、40:1 (8个柱体积）、20:1 (8个 柱体积）、12:1(10个柱体积）和1:1(5个柱体积）的二氯甲烷-甲醇梯度洗脱得到5个组分； (d)步骤(c)中组分4(49g)用200-300目正相硅胶进一步分离，依次用体积比为20:1(8个柱 体积）、12:1(10个柱体积)和5:1(5个柱体积)的二氯甲烷-甲醇梯度洗脱得到3个组分；（e) 步骤(d)中组分2(25g)用十八烷基硅烷键合的反相硅胶0DS-C18分离，用体积百分浓度为 70 %的甲醇水溶液等度洗脱，收集8~10个柱体积洗脱液，洗脱液减压浓缩得到纯的化合物 (I)(44mg)〇
[0024] 所述的交联剂为可聚合单体，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠。
[0025] 所述的用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物的制备方法，其特征在于， 包含以下方法步骤:S1:稳定剂的制备;S2:交联剂的制备:将含有引发剂的水溶液滴加至可 聚合单体化合物的水溶液中，滴加完毕，调整体系pH值为7，将体系加热至30°C，继续维持体 系温度，静置l〇min，恒温静置结束后，冷却至室温，得交联剂溶液;S3:所述步骤S1制备的稳 定剂水溶液滴加入所述步骤S2中，温度:5°C，真空:0.06MPa，搅拌速度：2r/min，搅拌时间： 45min〇
[0026] 所述组合物喷涂的厚度为0.01mm。
[0027] 采用磁控溅射方法成膜。
[0028] 实施例2
[0029] -种用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物，主要由下述重量份的材料组 成:稳定剂50%、交联剂0.05-43%、余量为去离子水。
[0030]所述的稳定剂的结构式为：
[0031]所述稳定剂的制备方法，其特征在于包含以下操作步骤：（a)将野百合的干燥全草 粉碎，用85%乙醇热回流提取，合并提取液，浓缩至无醇味，依次用石油醚、乙酸乙酯和水饱 和的正丁醇萃取，分别得到石油醚萃取物、乙酸乙酯萃取物和正丁醇萃取物；（b)步骤(a)中 乙酸乙酯萃取物用大孔树脂除杂，先用10%乙醇洗脱8个柱体积，再用75%乙醇洗脱10个柱 体积，收集75%乙醇洗脱液，减压浓缩得75%乙醇洗脱物浸膏；（c)步骤(b)中75%乙醇洗脱 浸膏用正相硅胶分离，依次用体积比为85:1、40:1、20:1、12:1和1:1的二氯甲烷-甲醇梯度 洗脱得到5个组分；（d)步骤(c)中组分4用正相硅胶进一步分离，依次用体积比为20:1、12:1 和5:1的二氯甲烷-甲醇梯度洗脱得到3个组分；（e)步骤(d)中组分2用十八烷基硅烷键合的 反相硅胶分离，用体积百分浓度为70 %的甲醇水溶液等度洗脱，收集10个柱体积洗脱液，洗 脱液减压浓缩得到纯的稳定剂。
[0032]所述的交联剂为可聚合单体，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、甲基 丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、二乙烯基苯和二异氰酸酯，N，N-亚甲基 双丙烯酰胺，其质量比为1:2:0.1:1:0.5:0.3:1.5:0.8。
[0033] 所述的用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物的制备方法，其特征在于， 包含以下方法步骤:S1:稳定剂的制备;S2:交联剂的制备:将含有引发剂的水溶液滴加至可 聚合单体化合物的水溶液中，滴加完毕，调整体系pH值为8，将体系加热至100°C，继续维持 体系温度，静置200min，恒温静置结束后，冷却至室温，得交联剂溶液;S3:所述步骤S1制备 的稳定剂水溶液滴加入所述步骤S2中，温度:35°C，真空:0.095MPa，搅拌速度：15r/min，搅 拌时间：130min。
[0034] 所述组合物喷涂的厚度为15mm。
[0035] 实施例3
[0036] -种用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物，主要由下述重量份的材料组 成:稳定剂〇. 1 %、交联剂〇. 85%、余量为去离子水。
[0037]所述的稳定剂的结构式为：
[0038]所述稳定剂的制备方法，其特征在于包含以下操作步骤：（a)将野百合的干燥全草 粉碎，用80%乙醇热回流提取，合并提取液，浓缩至无醇味，依次用石油醚、乙酸乙酯和水饱 和的正丁醇萃取，分别得到石油醚萃取物、乙酸乙酯萃取物和正丁醇萃取物；（b)步骤(a)中 乙酸乙酯萃取物用大孔树脂除杂，先用10%乙醇洗脱8个柱体积，再用75%乙醇洗脱10个柱 体积，收集75%乙醇洗脱液，减压浓缩得75%乙醇洗脱物浸膏；（c)步骤(b)中75%乙醇洗脱 浸膏用正相硅胶分离，依次用体积比为85:1、40:1、20:1、12:1和1:1的二氯甲烷-甲醇梯度 洗脱得到5个组分；（d)步骤(c)中组分4用正相硅胶进一步分离，依次用体积比为20:1、12:1 和5:1的二氯甲烷-甲醇梯度洗脱得到3个组分；（e)步骤(d)中组分2用十八烷基硅烷键合的 反相硅胶分离，用体积百分浓度为70 %的甲醇水溶液等度洗脱，收集9个柱体积洗脱液，洗 脱液减压浓缩得到纯的稳定剂。
[0039]所述大孔树脂为AB-8型大孔吸附树脂。
[0040]所述的交联剂为可聚合单体，二乙烯基苯和二异氰酸酯，N，N_亚甲基双丙烯酰胺， 质量比3:4。
[0041]所述的用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物的制备方法，其特征在于， 包含以下方法步骤:S1:稳定剂的制备;S2:交联剂的制备:将含有引发剂的水溶液滴加至可 聚合单体化合物的水溶液中，滴加完毕，调整体系pH值为7，将体系加热至40°C，继续维持体 系温度，静置50min，恒温静置结束后，冷却至室温，得交联剂溶液;S3:所述步骤S1制备的稳 定剂水溶液滴加入所述步骤S2中，温度:20°C，真空:0.075MPa，搅拌速度：12r/min，搅拌时 间：105min〇
[0042] 所述组合物喷涂的厚度为0.5mm。
[0043] 采用磁控溅射方法成膜。
[0044] 实施例4
[0045] -种用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物，主要由下述重量份的材料组 成:稳定剂22%、交联剂16%、余量为去离子水。
[0046] 所述的稳定剂的结构式为：
[0047] 所述稳定剂的制备方法，其特征在于包含以下操作步骤：（a)将野百合的干燥全草 粉碎，用78%乙醇热回流提取，合并提取液，浓缩至无醇味，依次用石油醚、乙酸乙酯和水饱 和的正丁醇萃取，分别得到石油醚萃取物、乙酸乙酯萃取物和正丁醇萃取物；（b)步骤(a)中 乙酸乙酯萃取物用大孔树脂除杂，先用10%乙醇洗脱8个柱体积，再用75%乙醇洗脱10个柱 体积，收集75%乙醇洗脱液，减压浓缩得75%乙醇洗脱物浸膏；（c)步骤(b)中75%乙醇洗脱 浸膏用正相硅胶分离，依次用体积比为85:1、40:1、20:1、12:1和1:1的二氯甲烷-甲醇梯度 洗脱得到5个组分；（d)步骤(c)中组分4用正相硅胶进一步分离，依次用体积比为20:1、12:1 和5:1的二氯甲烷-甲醇梯度洗脱得到3个组分；（e)步骤(d)中组分2用十八烷基硅烷键合的 反相硅胶分离，用体积百分浓度为70 %的甲醇水溶液等度洗脱，收集8-10个柱体积洗脱液， 洗脱液减压浓缩得到纯的稳定剂。
[0048] 所述大孔树脂为AB-8型大孔吸附树脂。
[0049] 所述的交联剂为可聚合单体，二乙烯基苯和二异氰酸酯，。
[0050] 所述的用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物的制备方法，其特征在于， 包含以下方法步骤:S1:稳定剂的制备;S2:交联剂的制备:将含有引发剂的水溶液滴加至可 聚合单体化合物的水溶液中，滴加完毕，调整体系pH值为8，将体系加热至80°C，继续维持体 系温度，静置168min，恒温静置结束后，冷却至室温，得交联剂溶液;S3:所述步骤S1制备的 稳定剂水溶液滴加入所述步骤S2中，温度:35°C，真空:0.085MPa，搅拌速度：12r/min，搅拌 时间：104min。
[0051] 所述组合物喷涂的厚度为10_。
[0052]采用磁控溅射方法成膜。
[0053] 实施例5
[0054] 一种用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物，主要由下述重量份的材料组 成:稳定剂44.68% %、交联剂37.57% %、余量为去离子水。
[0055]所述的稳定剂的结构式为：
[0056]所述稳定剂的制备方法，其特征在于包含以下操作步骤：（a)将野百合的干燥全草 粉碎，用82%乙醇热回流提取，合并提取液，浓缩至无醇味，依次用石油醚、乙酸乙酯和水饱 和的正丁醇萃取，分别得到石油醚萃取物、乙酸乙酯萃取物和正丁醇萃取物；（b)步骤(a)中 乙酸乙酯萃取物用大孔树脂除杂，先用10%乙醇洗脱8个柱体积，再用75%乙醇洗脱10个柱 体积，收集75%乙醇洗脱液，减压浓缩得75%乙醇洗脱物浸膏；（c)步骤(b)中75%乙醇洗脱 浸膏用正相硅胶分离，依次用体积比为85:1、40:1、20:1、12:1和1:1的二氯甲烷-甲醇梯度 洗脱得到5个组分；（d)步骤(c)中组分4用正相硅胶进一步分离，依次用体积比为20:1、12:1 和5:1的二氯甲烷-甲醇梯度洗脱得到3个组分；（e)步骤(d)中组分2用十八烷基硅烷键合的 反相硅胶分离，用体积百分浓度为70 %的甲醇水溶液等度洗脱，收集8-10个柱体积洗脱液， 洗脱液减压浓缩得到纯的稳定剂。
[0057]所述步骤(a)中，用80%乙醇热回流提取，合并提取液。
[0058]所述大孔树脂为AB-8型大孔吸附树脂。
[0059]所述的交联剂为可聚合单体，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、甲基 丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、二乙烯基苯和二异氰酸酯，N，N-亚甲基 双丙烯酰胺中的一种或多种。
[0060] 所述的用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物的制备方法，其特征在于， 包含以下方法步骤:S1:稳定剂的制备;S2:交联剂的制备:将含有引发剂的水溶液滴加至可 聚合单体化合物的水溶液中，滴加完毕，调整体系pH值为8，将体系加热至95°C，继续维持体 系温度，静置175min，恒温静置结束后，冷却至室温，得交联剂溶液;S3:所述步骤S1制备的 稳定剂水溶液滴加入所述步骤S2中，温度:10°C，真空:0.065MPa，搅拌速度:5r/min，搅拌时 间：55min〇
[0061] 所述组合物喷涂的厚度为6mm。
[0062] 采用磁控溅射方法成膜。
[0063]试验1:粘附测试:将制得的溶液在lOOOrpm下旋转90s而旋转涂覆在ΙΤ0衬底上。立 即将样品在100°c下烘焙60s，并接着使用Model 2000Dymax光固化系统用3000mJ/cm2的UV-A整片曝光来固化，然后在大气压下在管式炉中将样品在220Γ下烘焙lh。
[0064]将样品放置在刚性的平面上并且将边缘用胶带固定，制得穿透到衬底表面的6条 平行切割，相距1mm。进行相等数目的另外的平行切割，使原始切割以90°与它们交叉以形成 晶格图样。在平行于一组切割的方向上将胶粘带（3M 600或TQC胶带)放置于晶格之上并且 在晶格的区域之上用手指将胶粘带弄平到合适的位置并且超出至少20mm的距离。仔细检查 切割区域并且与ASTM D3359中提供的分类表进行比较以指定六种分类中的一种，重复至少 三次。本发明的全部涂覆薄膜满足B分类，证明了对ΙΤ0衬底的极好的粘附力。
[0065]试验2:采用Keithley 4200半导体参数分析仪测量电特性，结果见表1。
[0066]表1半导体参数的电特性测量
[0068]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故 凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修 改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1. 一种用于金属氧化物薄膜晶体管涂层的组合物，其特征在于：主要由下述重量份的 材料组成:稳定剂0.001-50%、交联剂0.05-43%、余量为去离子水。2. 根据权要求1所述的用于金属氧化物薄膜晶体管涂层的组合物，其特征在于:所述的 稳定剂的结构式为：3. 权利要求2所述的用于金属氧化物薄膜晶体管涂层的组合物，其特征在于:所述稳定 剂的制备方法，其特征在于包含W下操作步骤：（a)将野百合的干燥全草粉碎，用75-85%乙 醇热回流提取，合并提取液，浓缩至无醇味，依次用石油酸、乙酸乙醋和水饱和的正下醇萃 取，分别得到石油酸萃取物、乙酸乙醋萃取物和正下醇萃取物；（b)步骤(a)中乙酸乙醋萃取 物用大孔树脂除杂，先用10%乙醇洗脱8个柱体积，再用75%乙醇洗脱10个柱体积，收集 75%乙醇洗脱液，减压浓缩得75%乙醇洗脱物浸膏；（C)步骤(b)中75%乙醇洗脱浸膏用正 相硅胶分离，依次用体积比为85:1、40:1、20:1、12:1和1:1的二氯甲烧-甲醇梯度洗脱得到5 个组分；（d)步骤k)中组分4用正相硅胶进一步分离，依次用体积比为20:1、12:1和5:1的二 氯甲烧-甲醇梯度洗脱得到3个组分；（e)步骤(d)中组分2用十八烷基硅烷键合的反相硅胶 分离，用体积百分浓度为70 %的甲醇水溶液等度洗脱，收集8-10个柱体积洗脱液，洗脱液减 压浓缩得到纯的稳定剂。4. 根据权利要求3所述的稳定制的备方法，其特征在于:所述步骤(a)中用80%乙醇热 回流提取，合并提取液。5. 根据权利要求3所述的稳定制的备方法，其特征在于:所述大孔树脂为AB-8型大孔吸 附树脂。6. 根据权要求1所述的用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物，其特征在于:所 述的交联剂为可聚合单体，2-丙締酷胺-2-甲基丙横酸钢、苯乙締横酸钢、甲基丙締酸二甲 氨基乙醋、丙締酷胺、二甲基丙締酷胺、二乙締基苯和二异氯酸醋，N，N-亚甲基双丙締酷胺 中的一种或多种。7. 根据权利要求1所述的用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物的制备方法， 其特征在于，包含W下方法步骤:S1:稳定剂的制备;S2:交联剂的制备:将含有引发剂的水 溶液滴加至可聚合单体化合物的水溶液中，滴加完毕，调整体系pH值为7-8，将体系加热至 30-100°C，继续维持体系溫度，静置10-200min，恒溫静置结束后，冷却至室溫，得交联剂溶 液;S3:所述步骤SI制备的稳定剂水溶液滴加入所述步骤S2中，溫度：5-35°C，真空:ο . 06- 0.095MPa，揽拌速度：2-15r/min，揽拌时间：45-130min。8. 根据权利要求1所述的用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物的使用方法， 其特征在于:所述组合物喷涂的厚度为0. 〇l-15mm。9. 根据权利要求1所述的用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物的使用方法， 其特征在于:所述组合物喷涂的厚度为0.5-lOmm。10. 根据权利要求1所述的用于制备金属氧化物薄膜晶体管的涂层组合物的使用方法， 其特征在于:采用磁控瓣射方法成膜。
【文档编号】H01L29/786GK105968903SQ201610398274
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】张志云
【申请人】西安科技大学