专利名称：用于基于天然纤维素纤维或合成纤维或其组合使用并产生纸张作为用于具有使用有源半 ...的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及使用天然纤维素纤维、合成纤维、或它们以其各种形式和组成在 物理和化学上均被氢桥和树脂混合在一起的混合物(通常被称为纸张)，以充当n型或P型 存储器场效应晶体管的物理支撑体和组成元件，所述n型或p型存储器场效应晶体管具有 经由电场的刺激存储电和离子电荷达到长于至少20小时的时间段并在施加相等强度且符 号与用于记录信息的相反的电场时删除信息的能力。也就是说，使用纸张作为具有存储器 能力的场效应晶体管的有源组件，其中，离散沟道的有源区(1)由诸如镓锌铟氧化物、氧化 铟锌、氧化锌锡、氧化镓锡锌、锌氮和砷氧化物、氧化银和氧化铝或铜锌铝氧化物等多组分 氧化物组成，并且其中，化合物的组分在0.1%与99. 9%之间变化，电介质(2)由基于在其 上面沉积半导体的纤维素纤维的成块的纸张组成，具有以离散阶跃电压的形式不可测量地 增加离子电荷和电荷对刺激的保持能力并在施加具有相同强度但符号与用来存储信息的 相反的电刺激之后立即将其完全放出(删除信息)的能力，其中，源极和漏极(5)的对称区 由钛和金或钛和铝或铬和铝或银和铝的金属合金或经由诸如氧化铟锌和氧化锌镓、或氧化 锡等具有高导电性的简并氧化物半导体按照在0. 与99. 9%之间变化的组成比例组成， 这允许包含半导体的纤维的集成，其中，层之间的相应界面可以包含具有用于其自适应的 纳米尺度厚度的膜(4)，并且存在连续的栅电极(3)，其中，施加阶跃电压以用于由组成漏 极或源极区、但位于这张纸的另一面上的任何材料进行的电荷的存储或擦除。本发明是基于纤维素基的纸张的使用，其由在化学上通过氢桥联合或被以不同的 厚度(在1微米与8000微米之间)压紧的纤维素纤维组成，同时作为器件的物理支撑体且 作为其整体组成元件，具有提供金属与离散地沉积在纤维上的有源半导体之间的必要电绝 缘的能力，不允许电荷在没有施加任何电场的情况下移动通过纤维，但是允许电荷积聚在 与栅电极(3)和沟道区(3)进行物理接触的其两个界面中，所述沟道区(3)由离散地沉积 在纤维上的多组分有源氧化物半导体组成，可操作用于在发起刺激被撤消之后保持那些电 荷达到一定时间段，该时间段根据现有纤维的数目、其分布、压实度而在一个单位或几百小 时中间，并用于直接用分别组成连续栅电极或离散沟道区的材料或通过自适应纳米层(4) 形成其表面的涂层。在本发明中，为了处理将被沉积由纤维素纤维组成的纸张上的所有材料(以下简 称为纸张)，必要的是这些膜的制造技术可以在低温下发生，特别是在200摄氏度以下的温 度下，或者当退火时，不超过此温度。这样产生的具有存储器效应的晶体管可以在光电子装置和电子装置中使用，特别 是提供具有临时非易失性存储器的电子电路和系统、移位寄存器记录电路、逻辑电路、数字 电路、在用于存储器领域的环形振荡器中，特别地利用纸张本身是柔性且可任意处理的物 理支撑体这一优点。
本发明的目标器件可以使用诸如氟化镁的一层保护或封装，并且还可以具有有 机半导体作为沟道区的有源半导体成分，诸如N，N'-联苯-N，N-双[3-甲基苯基]-1， 1'并苯-4，4' 二胺；三 _8 羟基喹啉盐(N，N' -diphenyl-N，N-bis[3-methylphenyl]-l， 1 ‘ biphenyl-4,4' diamine ;tri_8hydroxyquinolinolate)。在本公开中，可以在被保持在接近于室温的温度下的原子尺度范围处使用薄膜的 物理、化学和物理化学反应性或非反应性沉积技术方法来将材料沉积到纸张上以便形成最 终器件的产生，即包括 直流或射频的阴极溅射； 真空条件下的电阻性热沉积或通过电子枪； 通过射频等离子体或超高频的蒸气的辅助或非辅助化学分解； 真空中的电阻加热； 外延原子生长； 经由喷墨的沉积； 化学乳状液。所列技术允许在不损坏纸张或沉积的材料的电子性能的情况下进行有机和无机 材料的具有在lnm与50 y m中间的厚度的膜的受控生长。
发明内容
本发明描述了一种制造基于有源氧化物半导体场效应晶体管的电子或光电子器 件的工艺，所述无源氧化物半导体场效应晶体管具有结合了基于天然纤维素纤维、合成或 混合纤维的称为纸张(2)的薄膜作为器件电介质的非易失性存储器能力。在本发明的优选实施例中，所述膜⑵还充当器件的基板，使得成为可自支持的。本公开的另一更优选实施例具有结合有机或无机成因的一个或更多个附加组件 的特征，具有金属(3、5)、半导体(1)、绝缘体(6)的电特性或以离散或连续的方式沉积在纸 张的表面上的采取单个结构、复合串联结构或多层结构的钝化膜(4)的电特性。本发明的另一优选实施例在接近于室温的温度下结合组件，并且其可以被可选地 退火达到200摄氏度。本发明的另一优选实施例包括通过以下方法中的一个或更多个进行的组件设置 在真空中通过电阻性热蒸发或通过电子枪；直流或射频或超高频溅射，由磁控管辅助或非 辅助；通过由射频或超高频辅助或非辅助的化学汽相分解；通过喷墨印刷；通过乳化化学工艺。本发明的另一优选实施例具有沉积导电组件(3、5)的能力，其具有导电有机或无 机材料，诸如高导电性的金属或氧化物半导体，具有达到30iim的厚度。本发明的更优选实施例包括沉积半导体组件(1)，其包括共价无机材料、或单组分 或多组分无机离子材料、或有机材料，具有在lnm与50之间的厚度，优选地为硅合金或多化 合物锌基氧化物。本发明的另一优选实施例包括使用离子氧化物作为简并半导体，其功能是允许涂 敷有有源半导体氧化物的纤维在沟道区的末端处互连，并且其被用作源极和漏极区(5)，并 且优选地基于锌和铟的氧化物合金。
本发明的另一实施例包括基于金属电极(3)_基于纤维(2)的纸张-半导体(1) 的结构，其中，天然或合成或混合纤维素成因的纸张充当能够在纤维中、在有源半导体中或 在半导体与纸张之间的界面中引发并存储电荷的元件和电介质。本发明的另一优选实施例提供天然或合成或混合纤维素成因的纸张，在沉积属于 最终器件的任何其它组件之前的钝化或自适应层(4)。在本发明的另一优选实施例中提供将基于高电阻率的共价电介质材料或离子材 料施用的钝化或自适应层，其表现出在lnm至500nm范围内的厚度，比形成纸张的纤维的厚 度小了多于两个数量级。本发明的另一实施例具有经由具有达到30 ym的厚度的电介质(6)来封装最终器 件的特殊性。在本发明的另一优选实施例中，膜(2)包括通过再生、溶解或混合技术产生的天 然纤维素纤维或合成纤维及带有具有自发电极化的能力的天然纤维，在所述自发电极化 中，所述电介质以类似于驻极体的方式具有独立于施加的任何电场存储的准永久性电荷。在本发明的另一优选实施例中，在优选地通过添加诸如铝的阳离子物质来控制其 电负性的树脂或离子胶中嵌入纸张(2)的纤维素纤维。本公开还描述了基于具有非易失性存储器的有源半导体场效应晶体管的电子或 光电子器件，所述非易失性存储器包括基于天然纤维素纤维、合成或混合纤维的称为纸张 (2)的薄膜作为器件的电介质。作为本公开的另一实施例，膜(2)另外充当器件的基板，使其成为可自支持的。本发明的另一优选实施例还包括有机或无机成因的一个或更多个附加组件，具有 金属(3、5)、半导体(1)、绝缘体(6)的电特性和以离散或连续方式沉积在纸张的表面上的 采取单个或离散结构、串联结构或多层结构的自适应层(4)的电特性。在本发明的另一优选实施例中，导体组件(3、5)包括有机或无机导电材料、高导 电性的金属或半导体氧化物，具有达到30 ym的厚度。在本发明的另一优选实施例中，半导体组件(1)包括无机共价材料或简单的无机 离子材料或无机离子化合物材料、或有机材料，具有在lnm与30 y m之间的厚度，优选地为 氧化物或硅合金或多成分硅基氧化物。本发明的另一优选实施例包括作为简并半导体的离子氧化物，其功能是允许涂敷 有有源半导体氧化物的纤维在沟道区的末端处互连，并且其被用作源极和漏极区(5)，并且 优选地基于锌和铟的氧化物合金。本发明的另一优选实施例包括金属电极型(3)_由纤维⑵组成的纸张-半导体 (1)的结构，其中，天然、合成或混合纤维素成因的纸张同时充当能够在纤维中、在有源半导 体中或在半导体纸张界面中引发并存储电荷的元件和电介质。本发明的另一优选实施例包括自适应或钝化层(4)，其包括在沉积最终器件的任 何其它组成元素之前直接沉积在纸张(2)上的自适应或钝化层(4)。本发明的另一优选实施例在于这样的事实，S卩，在高电阻率的共价或离子电介质 材料中施用钝化或自适应层(4)，其特别地具有达到500nm的厚度，比形成纸张的纤维的厚 度小了多于两个数量级。在本发明的另一优选实施例中，由具有达到30i!m的厚度的电介质(6)来封装最
7终器件。在本发明的另一优选实施例中，所述器件具有能够n或p型晶体管的形式，所述n 或P型晶体管能够在分别经受施加于栅电极(3)的正或负阶跃电压时根据其电负性沿着形 成纸张(2)的纤维存储电和离子电荷，在所谓的浮栅模式下操作。在本发明的另一优选实施例中，可以在施加与用来存储信息的电压符号相反并具 有与用来存储信息的电压相同或更高的强度的电压的情况下完全去除或删除沿着纸张的 纤维存储的信息。本发明的另一优选实施例具有使得所述设备可操作用于选择性地用不同振幅的 电压阶跃在相同的区域中存储不同的写入信息，设备能够对其进行识别。在本发明的另一优选实施例中，通过向位于纸张⑵的与包含有源半导体⑴的 面相反的那个面上的连续或不连续的栅电极(3)施加不同振幅的阶跃电压来连续地积聚 所存储的信息。在本发明的另一优选实施例中，如果相反符号的外加电压具有比用来写入信息的 电压低的值，则不完全擦除所存储的信息。本发明的另一优选实施例提供在器件的半导体层(1)上包括在电子电导率方面 完全相等且相互间隔开可以在lOnm至500 ym范围内的距离的高导电性的两个沉积材料， 分别称为漏极区和源极区(5)并允许将沟道区的每侧的包含氧化物或非氧化物基有源半 导体的纸张(2)的纤维互连。在本发明的另一优选实施例中，所述源极和漏极区在其之间包括连续的有机或无 机离子半导体，其具有比设置在纸张的纤维上的有源半导体材料的电导率高至少三个数量 级的电导率，并且在其上面沉积所谓的沟道区(1)，其具有取决于包含组成有源沟道区的有 源半导体的纸张的纤维的厚度并优选地在lnm与500nm之间的范围内的厚度。在本发明的另一优选实施例中，用电子性质、即p型和n型(或相反)的两个离散 半导体(1、7)来替代沉积在纸张的纤维上的有源半导体，所述两个离散半导体(1、7)并置 并相互间隔开在50nm至lOym之间的距离，形成称为互补器件的系统，在下文中仅仅称为 互补。在本发明的另一优选实施例中，半导体(1、7)两者分别通过被用作漏极和源极的 相同材料连接在一起，所述漏极和源极充当公共电极并包括独立地沉积且在沟道区的每个 末端中在电子上相同的两个附加端子(5)，其形成包含各有源半导体(1、7)的纤维(2)之间 的互连，称为源极或漏极(或漏极或源极)。本发明的另一实施例具有两个晶体管的附加特征，所述两个晶体管组成从不同时 在ON(导通)状态下连接的互补器件。本公开的另一实施例提供通过在栅电极(3)中施加符号相反且具有与用来存储 信息的电压相同的强度或振幅的电压来擦除所存储的信息的附加特征。在本发明的另一优选实施例中，所述纸张(2)包括通过再生、溶解或与具有自发 电极化的能力混合的技术产生的天然纤维素纤维、合成或混合纤维，其中，主张电介质以类 似于驻极体的方式具有准永久性存储电荷，与任何施加的电场无关。在本发明的另一优选实施例中，在优选地通过添加诸如铝等阳离子物质来控制其 电负性的离子树脂或胶中嵌入纸张(2)的纤维素纤维。
发明基础在应用方面，同时具有有源器件、即场效应非易失性存储器晶体管的物理支撑体 和电子组件的功能的纸张的使用除了其作为电容器中的支撑体或无源电介质的应用之外 是未知的。本发明实现了天然、合成或混合纤维素成因的纸张超越静态功能或简单的基板而 扩展至其它有源和动态功能的使用，由此使纸张恢复为低成本电子应用和最终用于可任意 处理的电子应用的高科技解决方案。本改进允许除在纸张上绘画/书写之外还为纸张提供进一步的可适用性。为了实现此类目的，则必须将分散的技术组合，以便通过将沉积的材料调整至3 个要求水平来实现粘附、机械弹性、化学稳定性、以及电子和光学质量参数制造工艺；材 料和器件功能；其在支撑并形成关键存储器元件的纤维、树脂和胶中的集成。在制造工艺中，制备纸张，以便确定嵌入优选地通过添加诸如铝的阳离子物质来 控制其电负性的树脂或离子胶中的纤维的分布及其压实度，该压实度确定其介电常数的值 并因此确定将结合该纤维的器件的最终容量。此外，在纸张制造工艺中，必须控制独立于在 使用中从树脂和胶的离子性质发生的任何外加电场而存储的静电荷的性质，这改变设置， 为其提供类似于驻极体的特征，只要涉及静电荷保持。此外，可能需要制备纸张的两个表面以便接纳完成最终器件所需的材料的沉积。 此处理可以是纸张的表面上的简单氧等离子体处理，后面是或不是小纳米尺度电介质型膜 的沉积，这取决于预定的纸张的压实容量和电荷存储效应。为了获得上述特征，意图沉积在纸张两面上的材料将是具有金属、半导体和电特 性的有机或无机材料。在处理称为栅电极的连续或离散电接点时或在通过在诸如多化合物氧化物半导 体等被用作沟道层的离散或连续有源半导体上沉积显示出在10_4Qcm范围内或以下的电 阻率的膜来制造漏极和源极区(5)时，使用意图使用并通过上述技术(3)中的一种来处理 的金属，诸如银、铝、铜、钛、金、铬和钼，或来自上述元素的任何其它金属合金或其在堆叠层 中的沉积。除所述金属之外，对于相同的功能(3)或(5)而言，还包括任何简并半导体氧化 物，诸如具有小于10_3 Q cm的电阻率的氧化锡、氧化锌和氧化铟、掺杂锡的铟、掺杂镓的氧 化锌、掺杂铝的氧化锌或具有金属导电特性的作为P点的有机半导体。在处理沟道(1)的离散或连续区时使用的n型或p型有源半导体可以是有机或无 机离子有源材料。在有机半导体方面，将突出说明以下材料并四苯、并五苯、铜酞菁、钛酞 菁氧化物和酞菁锌等等，其具有在1012 10_4QCm范围内的电阻率。在用于作为器件沟道层中的离散或连续有源半导体的离子无机半导体中，这些应 主要基于纳米复合氧化物或多化合物氧化物，诸如氧化锌、氧化锡、氧化铟、氧化钛、氧化 铜、氧化铝、氧化铜铝、氧化镍、氧化钌、氧化镉、钽、铟和锌的多化合物氧化物、镓、铟和锌的 多化合物氧化物、镓、锌和锡的多化合物氧化物、铜和铝的多化合物氧化物、银和铜的多化 合物氧化物、钛的多化合物氧化物、铟和镓的多组分氧化物、锡和镓的多组分氧化物、铜、 锌、锡和银的多组分氧化物，无论如何，其元素组成的百分比本身在0. 与99. 9%之间改 变，具有在1014 10_4Q范围内的电阻率和可以达到500nm的厚度。在用作用于要沉积的材料与纤维(4)之间的界面钝化或自适应的材料的非常高
9电阻率的材料方面，其本质上是基于氧化物或氮化物的化合物，具有在lnm与lOOOnm之间 的厚度，诸如二氧化硅或氮化硅、或氟化镁、或二氧化铪和氧化铝或二氧化硅的混合物、或 有机材料或另一单层或多层材料，诸如氧化钽、二氧化铪、氧化锆、氧化钇、氧化铝或氧化物 化合物，诸如铪/氧化钽、氧化铝/氧化钽、二氧化铪/氧化铝；二氧化硅/五氧化二钽、钽 钇；锆/五氧化二钽二氧化硅、氧化铝/氧化钛或PMMA、或P0MA、或聚酯薄膜，全部在从-20 摄氏度至200摄氏度范围内的温度下处理，意图是除高度紧凑且极其平的表面之外，材料 的结构还是非晶或纳米结构的。最适当材料的选择将取决于存储电荷所需的时间和这些是否显示出朝向形成沟 道的材料的期望工作效率，以便实现期望的电绝缘，并且其中，使用标准光刻技术或通过称 为剥离的掩模或光刻技术来实现所述器件组成部分的空间限定和几何结构。在器件方面，意图在于1.制造金属绝缘体半导体(MIS)结构，诸如具有在介于一个小时和几百小时之间 的时间期间存储电荷的能力的电容器，并且其中，期间的电荷存储和同时支撑的过程的绝 缘/感应材料是一张纸，其由在纸张表面的一面的包含类似于栅电极(3)的金属的离散纤 维和在另一面的使用任何上述技术((1)、(2)、(3)、(3))沉积的有源有机或无机半导体组 成。2.制造具有非易失性存储器效应(图3至5)的n和p型场效应晶体管，其中，电 介质和存储介质或电荷存储电感器是纸张，其由沿着在机械上紧凑且被树脂和粘合剂(2) 连接的不同层分布的纤维层组成；形成沟道区的有源半导体是离散地沉积在纤维表面上的 离子无机半导体或有机半导体(1)，并且源极和漏极区分别是基于用来实现集成的高度导 电的氧化物或金属或高度导电的有机半导体(4)。这些器件如图2所示地组成，其中，沟道 (1)被直接沉积在通过聚集纤维(2)组成的纸张上或先前连同形成源极和漏极区(5)的膜 一起沉积在纸张(4)上的界面的自适应层，并且在纸张(2)的另一面上，直接或借助于自适 应层来沉积连续栅电极(3)，为连续或离散栅电极(3)，所述自适应层由金属或高度导电的 氧化物或高度导电的有机材料组成，所述有机材料诸如为并四苯、并五苯、铜酞菁、钛酞菁 氧化物和锌酞菁等等。这些器件具有超过0. Scm^^s-1的迁移率、大于或等于104的开/关 比、超过一小时的存储期、对于n型晶体管而言正的工作电压阈值和对于p型晶体管而言负 的工作电压，并将在增强模式或耗尽模式下工作，并将被封装或不封装(6)。也就是说，为了 处于ON状态，需要施加电压，除非器件已在不需要施加任何电压的情况下处于ON状态。在 这些器件中，通过施加比器件的阈值工作电压高的绝对振幅电压来实现信息的写入(由于 接近于栅电极或在沟道区附近的电子或负离子而引起的电荷保持，其为分别是P型或n型 的沟道半导体的类型的函数，而且基于所使用的树脂的性质)，存储电荷的量与外加电压的 值成比例，该值以连续的方式在等于阈值电压的最小值与对应于其中沟道区中的漏极电流 饱和的器件传输特性的电学区的最高电压、因此是由器件感生并积聚的电荷(电子和离子 电荷两者)的最大值之间改变。为了删除所有存储信息(转换成存储的电荷和离子电荷)， 必须施加幅值相等但符号与用来写入(存储电荷)信息的电压相反的电压。这将允许通过 使用不同的阶跃电压或施加器件能够以选择性的方式识别的栅极电压在不同信息的相同 空间中进行存储和写入。3.制造具有非易失性存储器能力的C0MS或C-MESFET型器件，其中，被用作具有存储或引发电荷和离子电荷的存储的能力的基板或电介质的材料是由离散纤维组成的纸 张，并且其中，结合在器件中的互补n型和P型半导体将是无机离子半导体或有机半导体、 或者如图6所示沉积在形成纸张的纤维上的任何其可能的混合式组合。也即是说，基于两 个场效应管的器件，其中一个是P型且另一个是n型，具有公共栅极，并且其中，在输出端子 处(源极和漏极，或漏极和源极)处是公共的，并且另外两个输出端子是独立的，并且在施 加正电压的情况下，n型晶体管⑴处于ON状态，并且在p型晶体管(7)处于ON状态并进 行写入，而P型晶体管(7)处于OFF(截止)状态，删除信息，当施加负电压时，发生相反的 情况。本发明意图产生用于基于纤维素的纸张或新的离子无机半导体和有机半导体的 应用的新构思，或者通过使用由用于其中任何专利在现有技术中未知的非易失性存储器或 特征的应用的混合形式所指定的两种半导体的组合。换言之，其指的是一种MIS电容器的 结构及其与基于多化合物氧化物的无机半导体或有机半导体或两种半导体的组合的组合， 所述MIS电容器用于在具有非易失性存储器或具有非易失性存储器效应的场效应晶体管 或具有非易失性存储器效应的CMOS器件中应用，其中，纸张是支撑体和促进电荷存储的有 源元件。在多个专利记录数据库中进行的研究显示作为本公开中的主题的纸张的任何工 艺、产品和系统功能都没有出于专利的目的被公开或提交。本发明背后的构思是新的，并且虽然由已知技术来支撑其实施例，但其新颖性在 一套新的目的的范围内。
背景技术：
在下文中将描述本发明的现有技术以及可能与之有关的在本公开之前的专利文 献。在工业、设计或应用方面，对应于本公开的主题或与之相关的任何活动在其集成 工艺、产品和系统的方面都是未知的。所进行的研究得到以下专利和现有技术参考，虽然未考虑将纤维素支撑体同时用 于基板和呈现存储器效应的电子组件的功能。1.在2008年提交的国家专利申请No. 103951提到使用基于纤维素的纸张或生物 有机纸张作为用于电子器件和系统的处理的物理支撑体，而未提到其在制造并支撑具有存 储器效应的电子器件和系统中的集成。因此，在国家专利103951中，纸张是使用共价半导 体或有机和无机离子半导体(包括各金属连接)通过任何传统技术制造的电子器件的简单 物理支撑体。本发明与前述发明的唯一会聚点是所述器件基于相同的材料处理技术。另一 方面，在国家专利No. 103951中主张权利要求的存储器效应指的是电致变色材料，其被沉 积在纸张上并在撤消使其出现的电刺激之后保持其氧化状态(氧化或还原)。此效应是可 逆的。此存储器效应与本发明毫无关系，在本发明中，非易失性存储器效应与纸张中的固有 特性相关且与跟基于不同的纤维素纤维集成来产生新的电子器件相关的创新相关，在所述 新电子器件上，沉积有源半导体，并且借助于与允许将纸张的同一面中的所有纤维和各有 源半导体互连的金属特征的接触来执行其表面集成，并且其中，允许电荷感生的控制是基 于沉积在纸张的另一面上的连续栅电极，在所述纸张的另一面上，施加电阶跃脉冲，该电阶 跃脉冲允许写入、读取、重新写入或删除存储并收集在纤维组中的信息，由此导致在由有源半导体形成的沟道区中循环的电流的存在或不存在。2.在1967年提交的美国专利No. 3，617，372提到用于产生静电图像的导电纸张， 其中，按体积地在纸张的制造区中采取动作，允许其包含来自羟乙基和羟丙基团的聚合物 链，以便使纸张适合于图像捕捉功能，并提供非接触式印刷。该专利不在有效期中。其涉及 与无论如何与本发明的目的无关的图像捕捉和记录中的按体积组成计量的纸张。3. H^^^lJ JP2003123559 (Forming method and its devicefor transparent conductive film, transparent conductive film andelectronic paper") m 在 在有或没有诸如氩气的惰性气体的情况下在氧气氛中使用碘化铟和氯化锡(硝酸锌 (Zn(N03)2.6H20))的气态形式由等离子体辅助的化学汽相分解在低温下制造称为氧化铟锡 IT0(或氧化锌ZnO)的透明导电膜，其被沉积在聚噻吩聚合物膜或其它有机基材料上，以便 在所谓的电子纸(e-paper)中使用。也就是说，基于沉积在有机基板上的透明导电氧化物 在柔性膜上重写字母数字或图像的可能性。在这种情况下，所述透明导电氧化物意图充当 用于施加电场以控制例如由液晶的取向形成的那些图像色彩的电极。此专利是关于用于获 得膜、其系统、以及这样获得的膜的诸如粘附性等物理_机械特性的工艺。也就是说，该发 明的目的是提供仅仅被用作电极的导电氧化物的有机基板的产生，在该专利中未包括使用 基于纤维素的纸张同时作为具有存储器能力的电子组件和将其结合的器件的支撑体。4.美国专利U.S. 2006/0132894公开了透明导电氧化物在电子纸的两面上的沉 积，其具有与在JP2003123559中所描述的那些类似的主要目标应用。换言之，其意图在于 在例如液晶的显示器中用于在有机介质上产生的新柔性显示器的自适应技术。因此，此专 利的权利要求被包括在所使用的设备的范围和如何处理并保持有机柔性基板上的图像的 范围内，包括设置在纸张本身内或所产生的氧化物下面的非导电颗粒的控制，具有通过施 加电场来改变其透射程度的能力。这不在本公开的范围内。5.力口拿大专利 CA682814( "Electrically conductive paper, andmethod of making it”)涉及导电纸的体积处理，特别是在其体积中包括有或没有被涂敷随机地分散 在纤维素矩阵中的金属的导电纤维。这不在本公开的范围内，其不包括操纵纸张结构。6.美国专利 US2003/0192664A1( “Use of vinyl amine polymerswith ionic, cross-linked Polymeric microbeads in paper making”)提至lj——禾中纸张制造及其成分的 方法，即使用有机离子添加剂来促进纸张中的流体排出和保持。此专利不在本公开的范围 内。7. ^H^^lJ US2004/0249055A1 ("Paper coating latex usingionic monomer") 提到一种纸张涂层，其包括共聚物离子单体或所述单体在纸张体积中的包括，以便使流体 稳定性和保持特征最优化，这不在本发明的范围内。8 加拿大专利 CA767053 (“Electrically conductive paper”)提到导电体积中的 纤维素值的涂敷，其被涂敷绝缘光导电体材料，与沸石的结合相关，能够保证低于1012 Q cm 的电阻率，目的是改进并保持静电电荷以用于信息印刷。这不在本公开的范围内，在本公开 中，纸张意图充当能够存储电荷负荷的电介质并同时充当在纸张两面上形成器件的各种组 件的支撑元件。9.力口拿大专利 CA898082( "Polymeric quaternary derivativesof 4-vinyl pyridine in electrically conductive paper”)提到使用能够接纳能够产生静电复印纸
12的光导体涂层的季化聚合物的使用。这不在本发明的范围内。10.加拿大专利 CA922140( "Electro conductive paper”)涉及可在用于图像再 现的技术中使用的具有聚合物的导电纸，所述聚合物具有导电纸的组成的至少75%。该专 利包括包含以下类型的基本结构的所有组成
权利要求
1.一种用于制造具有非易失性存储器的场效应半导体有源电子或光电子器件的工艺， 其特征在于其在所述器件的电介质中包括基于基于天然纤维素的纤维、合成纤维或其组合 的薄膜，称为纸张(2)。
2.根据前述权利要求所述的工艺，其特征在于所述膜(2)还充当所述器件的将其变成 可自支持器件的基板。
3.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于其包括在纸张的两个表面上以离散或 连续的方式沉积的有机或无机成因的一个或更多个附加组件，其具有采取单体、组成或多 堆叠串联结构的自适应层⑷的金属(3、5)、半导体(1)、绝缘体(6)。
4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于其包括在接近于室温的温度下处理的所述 组件，并且在于可以可选地将这些组件退火至200摄氏度。
5.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于其包括借助于以下方法中的一个或更多个 的组件沉积真空中的电阻性热蒸发或借助于电子枪；连续电流或射频或超高频的磁控管 辅助或非辅助阴极溅射；通过经由射频或超高频的辅助或非辅助化学汽相分解；通过喷墨 印刷；通过化学乳化。
6.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于其沉积包括有机或无机材料、达到30μ m的 高导电性金属或半导体氧化物的一个或更多个导电组件(3、5)。
7.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于其沉积包括在Inm与5μ m之间的共价无机 材料、或单体或化合物离子材料、或有机材料、优选地为硅合金或锌基多化合物氧化物的一 个或更多个半导体组件(1)。
8.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于其包括作为半导体的离子氧化物，其负责 允许沟道区的末端区域处的涂层纤维和有源半导体氧化物的互连，其被用作漏极和源极 (5)区，优选地由锌和铟合金制成。
9.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于其结合了金属电极(3)、纤维纸张(2)、半导 体(1)结构，其中，基于天然或合成纤维素的纸张或其组合同时充当能够允许纤维、有源半 导体或纸张半导体界面内的电荷存储感生的元件和电介质。
10.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于在沉积最终器件的任何其它组件之前为 所述基于天然或合成纤维素的纸张或其组合提供钝化或自适应层(4)。
11.根据前述权利要求所述的工艺，其特征在于所述钝化或自适应层(4)包括共价电 介质材料或高电阻离子材料，特别地包括在Inm至500nm之间的厚度，比组成纸张的纤维厚 度低两个数量级以上。
12.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于由达到30μπι的电介质(6)来容纳所述最 终器件。
13.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于所述膜(2)包括具有自发电极化能力 的通过再生、溶解或其组合产生的天然或合成纤维素纤维，其中，所述电介质具有独立于施 加的任何电场的准永久性电荷，表现为与驻极体类似。
14.根据前述权利要求的工艺，其特征在于所述纸张(2)的纤维素纤维被嵌入具有优 选地通过添加诸如铝的阳离子物质来控制的电负性的树脂或离子胶中。
15.一种包括非易失性存储器的场效应半导体有源电子或光电子器件，其特征在于其 在所述器件的电介质中包括基于天然或合成纤维素纤维或其组合的薄膜，称为纸张(2)。
16.根据前述权利要求所述的器件，其特征在于所述膜(2)还充当所述器件的基板，将 其变成可自支持的。
17.根据权利要求15或16所述的器件，其特征在于其还包括有机或无机成因的一个或 更多个组件，具有采取组合或多层串联结构的半导体(1)、绝缘体(6)或自适应层(4)金属 的电特征，所述组件被离散地或连续地沉积在纸张两个表面上。
18.根据权利要求17所述的器件，其特征在于所述一个或更多个导电组件(3、5)包括 有机或无机材料、金属或达到30 μ m的高导电性半导体氧化物。
19.根据权利要求17所述的器件，其特征在于所述一个或更多个半导体组件(1)包括 在Inm与30 μ m之间的共价无机材料或单体或化合物或有机离子材料、优选地为硅合金或 锌基多化合物氧化物。
20.根据权利要求17所述的器件，其特征在于其包括作为半导体的离子氧化物，用于 允许涂层纤维与沟道区的末端处的有源半导体氧化物的互连，其被用作漏极和源极区(5)， 优选地基于锌和铟合金。
21.根据权利要求17所述的器件，其特征在于其包括电极型结构(3)-纤维纸张 (2)-半导体(1)，其中，基于天然或合成纤维素的纸张或其组合同时充当能够允许有源半 导体或纸张半导体界面中的纤维内的电荷感生和存储的元件和电介质。
22.根据权利要求17所述的器件，其特征在于其包括在沉积最终器件的任何其它组件 之前直接设置在纸张(2)上的钝化或自适应层(4)。
23.根据前述权利要求所述的器件，其特征在于所述钝化或自适应层(4)包括共价电 介质材料或高电阻离子材料，特别地达到500nm，比组成纸张的纤维厚度低两个数量级以 上。
24.根据权利要求17所述的器件，其特征在于由达到30μπι的电极(6)来容纳最终器件。
25.根据权利要求17所述的器件，其特征在于所述器件是η或ρ型的晶体管类型，能够 在经由施加于栅电极(3)的正或负阶跃电压时根据电负性通过组成纸张(2)的纤维来存储 电和离子电荷，并且能够在电压撤消之后保持电荷，由此在浮栅模式下工作。
26.根据权利要求25所述的器件，其特征在于如果施加电压，则完全提取遍及纸张纤 维存储的信息，所述电压呈现出与用于存储信息的电压相反的符号并且其强度等于或大于 用于存储信息的电压。
27.根据权利要求25所述的器件，其特征在于其能够在相同的空间内存储多个信息， 用不同的电位写入所述信息，由此使得器件能够选择性地对其进行识别。
28.根据权利要求25所述的器件，其特征在于通过施加阶跃电压能够连续地积聚所存 储的信息，所述阶跃电压呈现出与栅电极(3)不同的振幅，无论是连续或不连续的，所述栅 电极(3)设置在与包含有源半导体(1)的一面相反的纸张面(2)处。
29.根据权利要求25所述的器件，其特征在于如果所施加的相反信号电压具有小于用 来写入信息的电压的强度，则不完全删除所存储的信息。
30.根据权利要求25所述的器件，其特征在于其在器件半导体层(1)上包括在电导率 方面完全相等且相互间隔在IOnm与500 μ m之间的两个高导电性沉积材料，其分别称为漏 极区和源极区(5)，并且其使得能够从每个沟道区末端将包含有源半导体氧化物的纸张纤维(2)互连。
31.根据前述权利要求的器件，其特征在于所述漏极和源极区在其之间包括连续有机 半导体或无机离子半导体，被称为沟道区(1)，其呈现出比设置在纸张纤维上且已在其上面 沉积的半导体材料高至少三个数量级的电导率，所述沟道区(1)呈现出取决于包含形成沟 道区的有源半导体的纸张纤维厚度的厚度且其优选地在Inm与500nm之间变化。
32.根据权利要求24所述的器件，其特征在于用ρ和η型或相反的互补电子性质的两 个半导体(1、7)来代替以离散方式设置在纸张纤维上的有源半导体，所述两个半导体(1、 7)并置并以在50nm与10 μ m之间的距离相互分离，由此形成已知互补器件。
33.根据前述权利要求的器件，其特征在于两个半导体(1、7)通过意图分别用作每个 的漏极和源极的相同材料相互连接，充当公共电极且还包括两个沉积的独立端子(5)并在 互补沟道区的每个末端处在电子上相等，所述互补沟道区将包含称为源极或漏极或者漏极 或源极的各有源半导体(1、7)的纤维(2)互连。
34.根据前述权利要求的器件，其特征在于在所述互补器件中，从不同时启动两个晶体管。
35.根据前述权利要求所述的器件，其特征在于在所述互补器件中，仅仅通过在栅电极 (3)中施加具有相反符号但呈现出与用来存储信息的电压相同的强度的电压来删除所存储 的信息。
36.根据权利要求15或16所述的器件，其特征在于所述纸张(2)包括通过允许自发电 极化的再生或溶解技术来制造的自然或合成纤维素纤维或其组合，其中，所述电介质具有 独立于任何施加的电场存储的准永久性电荷，由此表现为与驻极体类似。
37.根据前述权利要求所述的器件，其特征在于在优选地通过添加诸如铝的阳离子物 质来控制其电负性的树脂或离子胶中嵌入所述纸张(2)的纤维素纤维。
全文摘要
本公开的实施例涉及通过使用用于制造被沉积在纸张材料(2)的纤维上的沟道区的有机或无机有源半导体(1)以及用于制造漏极和源极(5)的金属或无源半导体来使用并产生基于天然纤维素纤维、合成纤维、或混合纤维的材料作为物理支撑体和存储介质或具有非易失性存储器的自支持离散或互补场效应晶体管中的电荷和离子电荷的存储感生体，所述漏极和源极允许除已存在于纸张的另一面上的栅电极(3)接点之外的纤维的互连，其分别为p或n型，采取整体或混合的形式。
文档编号H01L51/10GK101999181SQ200980109924
公开日2011年3月30日 申请日期2009年3月20日 优先权日2008年3月20日
发明者E·M·考里亚·弗图纳托, L·M·纳内斯·彼雷拉, N·F·德·奥利维拉·考里亚, P·M·坎迪多·巴昆哈, R·费拉奥·德·帕伊瓦·马丁斯 申请人:科学与技术学院里斯本新大学