固态层组件和包括这种组件的电动装置的制作方法

专利名称：：固态层组件和包括这种组件的电动装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及固态层组件(solid-stateassemblyoflayers)并涉及包括这种组件的电动固态装置(固态电动装置，电子固态装置，electricsolid-statedevice)。在一个方面中，这种电动装置(electricdevice)是场效应晶体管。在另一个方面中，这种装置是存储装置。在还另一个方面中，所述装置是传感器装置。
背景技术：
：有机聚合物如聚噻吩、聚吡咯和聚苯胺在高导电性(0N状态)和低导电性(OFF状态)之间转换电导率的能力促进了对将这些材料用作各种装置中的活性成分的研究，所述装置包括晶体管、存储器和传感器。聚苯胺在常见的导电聚合物中是独特的，因为可以通过质子化-去质子化以及通过更常见的氧化-还原机理而实现ON和OFF状态之间的转换。因此，将PANI的中性的翠绿亚胺碱(EB)转化为其带正电的翠绿亚胺盐(ES)形式伴随910个数量级的电导率增大(A.G.MacDiarmid(2001)Angew.Chem.1nt.Ed.40,2581-2590:““Syntheticmetals”:Anovelrolefororganicpolymers(NobelLecture)，，)。已经将导电聚合物用于显微电化学装置中，所述显微电化学装置为使用与聚合物连接的相邻显微电极的的电子装置，其模仿类似的固态装置的根本特征。具有与固态场效应晶体管类似的性能的第一显微电化学装置由Wrighton等人在1984年描述(H.S.White,G.P.Kittlesen,M.S.Wrighton(1984)J.Am.Chem.Soc.106,5375-5377:“Chemicalderivatizationofanarrayofthreegoldmicroelectrodeswithpolypyrrole:Fabricationofamolecule-basedtransistor”；G.P.Kittlesen，H.S.White,M.S.Wrighton(1984)J.Am.Chem.Soc.106,7389-7396:“ChemicalderivatizationofmicroelectrodearraysbyoxidationofpyrroleandN~methylpyrroIe:Fabricationofmolecule-basedelectronicdevices”)。次年，Wrighton等人证明了具有类似于二极管和晶体管的性能的基于聚苯胺的装置(聚苯胺基装置)，其中伴随电化学电位的变化的聚苯胺的电导率的大变化(>106)是电子装置功能的基础(E.W.Paul,A.J.Ricco，M.S.Wrighton(1985)J.Phys.Chem.89,1441-1447:“ResistanceofpolyanilinehilmsasafunctionofelectrochemicalpotentialandthefabricationofpolyaniIine-basedmicroelectronicdevices”)。尽管它们简单且成本低，但是除了分析应用如化学或生物传感之外，显微电化学装置仍未非常成功地商业化。显微电化学装置与其固态对应物相比的主要缺点是它们的更低的运行速度。显微电化学晶体管固有地慢于固态晶体管，因为转换需要离子的扩散而不是电子的扩散。因此，具有约1.2μπι沟道长度和约几微米的聚合物膜厚度的基于聚苯胺的晶体管(聚苯胺基晶体管)可以将电信号放大至可达IO2-1O3Hz(Ε.P.Lofton,J.ff.Thackeray,M.S.Wrighton(1986)J.Phys.Chem.90,6080-6083:“Amplificationofelectricalsignalswithmolecule-basedtransistors:Poweramplificationuptoakilohertzfrequencyandfactorslimitinghigherfrequencyoperation”)，而沟道长度降低至0.05-0.1μm提供了可以在可达约IO4Hz下运行的晶体管(Ε.Τ.T.Jones，0.M.ChyanjM.S.Wrighton(1987)J.Am.Chem.Soc.109，5526-5528:“Preparationandcharacterizationofmolecule-basedtransistorswitha50_nmsource—drainseparationwithuseofshadowdepositiontechniques:Towardfaster,moresensitivemolecule-baseddevices，，)。相反，固态双极晶体管能够容易地在频率>109Hz下进行转换(S.M.Sze，K.K.Ng(2007)PhysicsofSemiconductorDevices,Wiley-1nterscience)。近年来，开发了一种可电重写的存储单元，所述存储单元基于在施加的电场下，基于移动的掺杂离子在聚合物半导体中的位移而运行。已经将术语诸如“掺杂剂可配置的(dopant_congurable)”、“电化学掺杂”和“动态掺杂”用于描述这样的装置。Smits等人首先描述了包括聚噻吩作为聚合物半导体并包含三氟甲磺酸锂作为移动离子的来源的系统(J.H.A.SmitsjS.C.J.MeskersjR.A.J.Janssen，A.W.MarsmanjD.M.deLeeuw(2005)Adv.Mater.17，1169-1173:“Electricallyrewritablememorycellsfrompoly(3-hexylthiophene)Schottkydiodes”)。之后，相同的小组描述了包含噻吩低聚物和聚(环氧乙烷)的嵌段共聚物作为聚合物半导体并包含氯化钠作为移动离子的来源的系统(体系)(F.VerbakaljS.C.J.MeskersjR.A.J.Janssen(2006)Chem.Mater.18，2707-2712:“Electronicmemoryeffectsinasexithiophenepoly(ethyleneoxide)blockcopolymerdopedwithNaCl.Combineddiodeandresistiveswitchingbehavior”)。在同一年，Patil等人报导了包含取代的聚对亚苯基亚乙烯基化合物作为聚合物半导体并包含RbAg4I5(固体无机电解质)或者三氟甲磺酸或六氟磷酸的钼盐作为移动离子的来源的两种体系(S.PatiljQ.LaijF.MarchionijM.Jung,Z.ZhujY.Chen,F.Wudl(2006)J.Mater.Chem.16，4160-4164:1iDopant-ConfigurablepolymeriCmaterialsforelectricallyswitchabledevices”)。尽管这样的装置是用于非挥发性存储器和可配置逻辑应用的潜在候选者，但是它们都没有在商业上获得应用。一个限制是慢的运行速度，原因在于移动掺杂剂离子相对大且所述装置依赖于阴离子和阳离子的移动的事实。这种限制可以通过使用质子作为单一的移动掺杂剂离子而避免或使其最小化。由于其对质子的传导性的敏感性，已经将聚苯胺用作通过膜电阻的改变而检测被分析物的化学和生化传感器(化敏电阻器)的成分。然而，通过常见的溶液法或者通过电聚合制备的聚苯胺的膜通常遭受慢的响应时间和/或难以实现可再现的结果。已经开发了诸如使用聚苯胺“纳米纤维”(D.Li，J.Huang,R.B.Kaner(2009)Acc.Chem.Res.42,135-145:“Polyanilinenanofibers:Auniquepolymernanostructureforversatileapplications”)的方法以设法避开这些缺点，但是这些方法涉及附加的步骤。此外，由此获得的膜通常已经是酸掺杂的，因此如果传感器旨在检测酸或成酸化合物，则需要去掺杂。已经利用聚苯胺对RFID标签的天线进行包覆以提供新型传感装置，但是聚苯胺是酸渗杂的(R.A.PotyrailojC.SurmanjS.GojY.Lee,T.SivavecjW.G.Morris(2007)J.Appl.Phys.106，124902:“Developmentofradio-frequencyidentificationsensorsbasedonorganicelectronicsensingmaterialsforselectivedetectionoftoxicvapors，，)。因此，在本领域中需要改进基于聚苯胺的装置(聚苯胺基装置，polyaniline-baseddevices)。因此，本发明的目的是提供用于改进基于有机聚合物的电导率的电子装置的方法(手段，means)。更具体地，本发明的目的是提供用于改进基于聚苯胺的电导率的电子装置的方法(手段)。
发明内容本发明的目的通过固态层组件(solid-stateassemblyoflayers)来实现,所述固态层组件包括:-包含苯胺低聚物(anilineoligomers)的薄膜,和-包括质子给予材料(protondonatingmaterial)或质子接受材料(protonacceptingmaterial)的薄膜,其中所述薄膜以堆叠方式布置。在一个实施方式中，所述苯胺低聚物是苯胺η聚物(苯胺η聚体，anilinen-mers)，其中η在n=2至n=21的范围内，优选地n=2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19,20或21。在一个实施方式中,所述苯胺低聚物为翠绿亚胺碱(emeraldinebase)(EB)形式或翠绿亚胺盐(emeraldinesalt)(ES)形式。在一个实施方式中，所述苯胺η聚物(苯胺η聚体)是包含苯胺单体的低聚物，其中a)相对于所述苯胺单体的胺基团处于邻位的氢原子，和/或b)相对于所述苯胺单体的胺基团处于间位的氢原子，被另一个原子或原子团，优选卤素原子，烷基基团或烷氧基基团取代，和/或其中c)连接至所述苯胺低聚物的末端氮原子的氢原子中的一个或两者被另一个原子或原子团取代，优选被苯基基团或被锚固基团(锚定基团，结合基团，anchoringgroup)取代，通过所述锚固基团可以将或将所述苯胺低聚物共价连接至电极表面，例如金属表面或导电金属氧化物的表面，其中，优选地，所述锚固基团选自二硫代氨基甲酸酯、硫醇、膦酸、羧酸和硅烷醇。在一个实施方式中,所述包含苯胺低聚物的薄膜具有在Inm至500nm,优选Inm至200nm,更优选1-1OOnm范围内的厚度。在一个实施方式中，所述苯胺低聚物与不是聚苯胺或不包含聚苯胺的聚合物共混。在一个实施方式中，所述苯胺低聚物优选通过所述苯胺低聚物的末端胺基团与所述聚合物的官能团，诸如酸酐基团，环氧化物基团，醛基基团和/或羧酸基团之间的共价反应而共价连接至所述聚合物。在一个实施方式中，所述包含质子给予材料或质子接受材料的薄膜具有在Inm至10μm,优选Inm至500nm,更优选Inm至200nm,还更优选Inm至IOOnm范围内的厚度。在一个实施方式中，所述质子给予材料选自在水性介质中的至少一种pKa值在-1至7的范围内，优选在I至5的范围内的包含一个或几个官能团的酸性材料；所述官能团更优选选自唑基团(氮杂茂基团，azolegroup)、膦酸基团、磷酸基团、羧酸基团、酹基团、磺酸基团、磺酰胺基团(磺胺基团，sulfonamidegroups)和硫酰胺基团(磺酰胺基团，sulfonamidegroups);或者所述质子给予材料是所述酸性材料的至少一种与非酸性材料的共混物；或者所述质子给予材料是所述酸性材料中的至少一种与非酸性材料的层叠组件(layer-by-layerassembly)。在一个实施方式中，所述质子接受材料选自在水性介质中的至少一种PKa值在2至10的范围内，优选在4至8的范围内的包含一个或几个官能团的碱性材料；所述官能团更优选选自:唑基团、氨基基团和吡啶基团；或者所述质子接受材料是所述碱性材料中的至少一种与非碱性材料的共混物，或者所述质子接受材料是所述碱性材料中的至少一种与非碱性材料的层叠组件。在一个实施方式中，所述质子给予材料或质子接受材料与在水性介质中的pKa值在-1至10的范围外的包含一个或多个官能团的材料结合；所述官能团为诸如醇(-0H)基团、醚(-0-)基团、酯(_C(=0)0_)基团、酰胺(_C(=0)NH_)基团、氨基甲酸酯(尿烷)(_0C(=O)NH-)基团和脲(-NHC(=0)NH-)基团。在一个实施方式中，所述质子给予材料和/或所述质子接受材料和/或所述PKa值在-1至10的范围外的包含一个或多个官能团的材料是聚合物或几种聚合物的共混物(混合物，blend),并且所述官能团形成所述聚合物的骨架或侧链的一部分。在一个实施方式中，所述组件另外包含与所述组件相邻的电绝缘衬底。本发明的目的还通过包含根据本发明的组件的电动固态装置(固态电动装置，电子固态装置，electricsolid-statedevice)来实现,其中优选地,所述电动固态装置(固态电动装置)是场效应晶体管、存储装置或传感器。在一个实施方式中，所述装置是a)场效应晶体管，包括:与所述包含苯胺低聚物的薄膜接触的漏电极和源电极，以及与所述包含质子给予材料或质子接受材料的薄膜接触或者位于所述包含苯胺低聚物的薄膜和所述包含质子给予或质子接受材料的薄膜之间的界面处的栅电极，所述包含苯胺低聚物的薄膜与所述包含质子给予或质子接受材料的薄膜接触并由此形成所述界面，并且，所述场效应晶体管可选地包含与所述栅电极相对地设置并且与所述包含苯胺低聚物的薄膜接触的对电极，或者所述装置是b)存储装置，包括:与所述层组件(assemblyoflayers)的一个薄膜接触的顶电极(上电极,顶部电极，topelectrode),和与所述层组件的相反薄膜(相对薄膜，oppositethinfilm)接触的底电极(bottomelectrode),其中所述一个薄膜是所述包含苯胺低聚物的薄膜并且所述相反薄膜(或相对薄膜)是所述包含质子给予或质子接受材料的薄膜，所述两个薄膜相互接触，或者所述装置是c)传感器装置，包括:与所述包含苯胺低聚物的薄膜接触的源电极和漏电极，和其中包含质子给予或质子接受材料的所述薄膜是包含质子产生酶或质子消耗酶的薄膜，其中包含所述质子产生酶或所述质子消耗酶的所述薄膜与包含苯胺低聚物的所述薄膜接触，或者所述装置是d)传感器装置，包括:与包含苯胺低聚物的所述薄膜接触的射频天线，和其中包含质子接受或质子给予材料的所述薄膜是包含质子产生酶或质子消耗酶的薄膜，其中包含所述质子产生酶或所述质子消耗酶的所述薄膜与包含苯胺低聚物的所述薄膜接触。在电动装置是场效应晶体管的实施方式中，可以在各种部件之间插入一个或多个电绝缘层。例如，在一个实施方式中，在电极如栅电极与包含质子给予或接受材料的所述薄膜之间插入电绝缘层。在一个实施方式中，在电极如对电极与包含苯胺低聚物的所述薄膜之间插入电绝缘层。在一个实施方式中，上述一个或多个电绝缘层包含化学吸附到所述电极(一个或多个电极)的表面上的自组装单层(SAM)。在一个实施方式中，所述一个或多个电绝缘层包括吸附到所述电极的表面上的聚(乙烯醇)的单层。在电动装置是存储装置的实施方式中，可以在各种部件之间插入一个或多个电绝缘层。例如，在一个实施方式中，在电极如顶电极与所述组件的所述一个薄膜之间插入电绝缘层。在一个实施方式中，在电极如底电极与所述组件的所述相反薄膜(相对薄膜)之间插入电绝缘层。在一个实施方式中，所述一个或多个电绝缘层包括化学吸附到所述电极的表面上的自组装单层(SAM)。在一个实施方式中，所述一个或多个电绝缘层包括吸附到所述电极的表面上的聚(乙烯醇)的单层。在电动装置是传感器装置的实施方式中，可以在各种部件之间插入一个或多个电绝缘层。例如，在一个实施方式中，在电极如所述漏电极和源电极与所述包含所述苯胺低聚物的薄膜之间插入电绝缘层。在一个实施方式中，在电极如所述漏电极和源电极与所述包含所述苯胺低聚物的薄膜之间插入几个电绝缘层。在一个实施方式中，所述一个或多个电绝缘层包括化学吸附到所述电极的表面上的自组装单层(SAM)。在一个实施方式中，所述一个或多个电绝缘层包括吸附到所述电极的一个或几个表面上的聚(乙烯醇)的单层。在一个实施方式中，在所述射频天线与所述包含苯胺低聚物的薄膜之间插入电绝缘层。在一个实施方式中，所述一个或多个电绝缘层包括化学吸附到所述射频天线的表面上的自组装单层(SAM)。在一个实施方式中，所述一个或多个电绝缘层包括吸附到所述射频天线的表面上的聚(乙烯醇)的单层。在一个实施方式中，传感器可以是用于化学品如CO2、质子等的传感器，或者其可以是用于测量物理参数(物理性质)如温度或湿度的传感器。在所述层组件的一个实施方式中，所述包含苯胺低聚物的薄膜为翠绿亚胺碱(EB)形式的包含苯胺低聚物的薄膜，并且所述包含质子给予或接受材料的薄膜是包含质子给予材料的薄膜；或者所述包含苯胺低聚物的薄膜为翠绿亚胺盐(ES)形式的包含苯胺低聚物的薄膜，并且所述包含质子给予或接受材料的薄膜是包含质子接受材料的薄膜。在其中存在一个或多个绝缘层的根据本发明的装置的那些实施方式中，这样的一个或多个绝缘层具有在Inm至20nm,优选地Inm至IOnm,更优选Inm至5nm范围内的厚度。在一个实施方式中，一个或多个绝缘层位于转换层和电极之间，或者位于转换层和射频天线之间，或者位于质子给予或接受材料层与电极之间，或者位于质子给予或接受材料层与射频天线之间。当在本文中与层组件或电子装置一起使用时，术语“固态”是指完全基于固体材料的层组件或装置。在这样的层组件和装置中，电子和如果存在的其他电荷载体被完全限制在制备层组件或装置的固体材料内。该术语还暗示，在组件和装置内没有移动部分。此外，在一个实施方式中，该术语还排除了液体如电解质溶液在组件或装置内的存在。然而，在一个实施方式中，该术语包括“半固态”组件或装置。在这种实施方式中，可以在所述组件或装置中存在凝胶或凝胶状成分。术语“层组件”是指至少两个层或膜如薄膜的布置，所述层或膜典型地相互叠加或至少相互部分重叠，或者以层的纵向方向为垂直的方式以并排的方式放置。在后一种情况中，层以垂直堆的方式布置，而在第一种情况中，层以水平堆的方式放置。如本文中所用的术语“层组件”是指在这样的组件中存在至少两个层，但是其还包括在这样的组件中存在三个、四个、五个或更多个层。在这种层组件的一个实施方式中，在其中存在多个层。例如，除了苯胺低聚物层和质子给予或接受材料层之外，还可以在苯胺低聚物层和质子给予或接受材料层之间的界面处存在一个或多个电绝缘层。另外，还可以在上述苯胺低聚物层和质子给予或接受材料层和如果存在的电极中的任一种的界面处存在一个或多个绝缘层。当与“层”一起使用时，术语“以堆叠方式布置”是指如下布置:其中这些层相互叠加放置(只要所述层以水平方式布置，即它们的纵向方向以水平方式延伸即可)或者它们以并排的方式布置，只要所述层以垂直的方式布置即可。在后一种情况中，它们如站在架子上的书的书页那样布置。当在本文中与聚苯胺或低聚苯胺一起使用时，术语“翠绿亚胺碱”是指苯胺聚合物或低聚物，其中N-连接基团的一部分是胺键，而另一部分是亚胺键。如果亚胺键于是由酸质子化，则将这种形式称作“翠绿亚胺盐”。术语“低聚苯胺”或“苯胺低聚物”是指具有苯胺单体的低聚物，其中η在2至21的范围内，即2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21。如本文中所用的术语“锚固基团”是指使得苯胺低聚物可共价连接至电极表面的任何官能团。这种电极表面可以是金属表面或者其可以是导电氧化物如铟锡氧化物(ΙΤ0)的表面。苯胺的“苯基封端的衍生物”是其中封端基团是苯基的苯胺低聚物。苯胺低聚物的“甲基-衍生物”是其中胺连接基团的一部分被甲基化的苯胺低聚物。当指层堆或与所述堆内的层接触的电极时，术语“底”和“顶”用于结构方向(sense)中以指示其中布置这种元件的顺序，但是这些术语不旨在限制装置中的全部取向。因此，例如，无论装置处于垂直或水平取向或者甚至翻过来都认为装置是相同的，只要其内部的元件相对于彼此具有相同的布置即可。如本文中所用的，术语“酸”和“碱”是指Braiisted-Lowry概念，其中酸是质子(氢离子)给体且碱是质子(氢离子)受体。这些术语可以指分子或分子内的基团。酸在水中的溶解可以根据方程ΑΗ+Η20=Α_+Η30+考虑，其中将A_称作“共轭碱”并且“=”符号指示方程两侧之间的平衡的存在。强酸是当溶于水时完全(或几乎完全)离子化，从而使得平衡强烈有利于方程的右侧的酸。强酸的实例是甲磺酸(CH3SO3H,pKa=-l.9)。弱酸是当溶于水时不完全离子化的酸如乙酸(CH3COOH,pKa=4.8)，并且非常弱的酸是根本不(或几乎不)离子化的酸,如酚(PhOH，pKa=10.0)。相反，碱在水中的溶解可以根据方程B+H20=BH++0H_考虑，其中将BH+称作“共轭酸”。氢氧根离子(0H_)是水溶液中可能的最强碱。有机碱通常是中性的含氮物质。强、弱和非常弱的碱的实例是胍(H2NC(=NH)NH2，pKa=13.6)，氨水(NH3，pKa=9.2)和苯胺(PhNH2，pKa=4.6)。术语“酸解离常数”(Ka)是酸形成质子(H+)的解离的平衡常数并且反映酸的“强度”。对应的-1ogltlKa被称作pKa。矿物酸(无机酸)如HCl,H2SOdPH3PO4是强酸，其中？&值〈O。HCl被称作单质子酸，因为其释放单个质子，而H2SO4和H3PO4可以释放多于一个质子且被称作多质子酸。应理解，质子(H+)通常不以游离氢核的形式存在于溶液或固体或本文中所述的半固体材料中，而是质子通常结合至另一个分子如水分子以形成水合氢离子(H30+)。术语“烷氧基基团”是指在包含由氧原子连接的烷基基团的分子上的氢原子的取代基，其具有通式0CnH2n+1，诸如为甲氧基(OCH3)、乙氧基(OC2H5)和丙氧基(OC3H7)。术语“烷基基团”是指在包含碳和氢原子的基团的任一种的分子上的氢原子的取代基，其具有通式CnH2n+1，诸如为甲基(CH3)、乙基(C2H5)和丙基(C3H7)。术语“胺”(或“氨基”)是指源自氨(NH3)的官能团，其中氢原子中的一个、两个或所有三个被有机基团取代，从而分别得到伯胺、仲胺或叔胺。包含与一个或两个氢原子连接的氮原子的原子团通常被称作“氨基基团”。当提及苯胺聚合物或低聚物的翠绿亚胺形式时，术语“胺键”是指连接至苯环型环(benzenoidring)的氨基基团-NH-。称作“铵基团”的氨基基团的质子化形式-NH2+-具有约10_25的酸解离常数KaCpKa2.5)。如本文中所用的术语“锚固基团”是指使得分子可共价连接至表面，特别是将苯胺低聚物共价连接至电极表面的任何官能团。这种电极表面可以是金属表面或者其可以是导电氧化物如铟锡氧化物(ITO)的表面。更通常地，该术语是指使得分子可共价偶合(“化学吸附”)至表面的官能团，其有时也被称为“表面锚固基团”、“表面连接基团”或“表面结合基团”。表面-锚固基团的选择取决于用作衬底(基板)的材料的表面化学。术语“低聚苯胺”或“苯胺低聚物”或“η聚物(η聚体)”是指其重复单体子单元包含苯胺(或取代的苯胺)的低聚物，特别是包含η个苯胺子单元的低聚物，其中η优选在2至21的范围内，更优选其中η=2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20或21。这些分子可以用不是苯胺的基团如苯基基团或锚固基团封端。例如，包含四个子单元的苯胺低聚物可以称作“四聚体”或“4聚体”或“四聚苯胺”，并且这种用苯基基团封端的分子可以称作“苯基封端的四聚苯胺”，而用二硫代氨基甲酸酯锚固基团封端的分子可以称作四聚苯胺二硫代氨基甲酸酯(TAN1-DTC)。术语“唑(氮杂茂)”是指在环中包含1-4个氮原子和两个双键(C=C、C=N、和/或N=N)的5元杂环有机化合物的通类。术语“苯环型环”是指包含3个双键的苯状6元碳环。术语“共混物”通常是指两种以上不同材料如聚合物的宏观均匀混合物(“聚合物共混物”)。如本文中所用的，该术语也适用于苯胺低聚物(低聚苯胺)与一种或多种聚合物的均匀混合物。如本文中所用的术语“共轭酸”意思是表示当碱捕捉质子时而形成的酸或者当碱得到氢离子时而形成的物质，该物质被认为是酸，因为其可以丧失氢离子从而重新形成碱。如本文中所用的术语“共轭碱”意思是表示当酸释放质子时而形成的碱或者当酸丧失氢离子时而形成的物质，该物质被认为是碱，因为其可以得到氢离子从而重新形成酸。术语“共价连接”(或“共价结合”或“共价偶合”)是指由在原子之间分享一对或多对电子表征的化学结合类型，其将所得分子或组件保持在一起。当在本文中与苯胺低聚物(或聚合物)一起所用时，术语“掺杂”通常是指低聚物或包含低聚物的层的质子化，术语“掺杂剂”由此是指质子(或氢离子，H+)。苯胺低聚物的质子化导致其能级重组，但是与氧化还原掺杂过程相反，与分子结合的电子数不会在质子化掺杂过程期间发生变化。除了质子之外，其他种类的酸也可以充当苯胺低聚物的非氧化还原掺杂剂，包括路易斯酸如BF3和Li+。如本文中所用的术语“动态掺杂”和“动态去掺杂”是指对外部电场的响应，其中在材料内发生移动离子(掺杂剂)的重新分布，从而导致材料的电性能发生变化，更具体地改变其电导率。相对于包含苯胺低聚物的翠绿亚胺形式的转换层，“动态掺杂”和“动态去掺杂”分别是指层内质子浓度的场诱导的增加和降低。术语“翠绿亚胺”是指苯胺低聚物(或聚合物)的氧化状态，其中N-连接基团包含胺键和亚胺键。通常，在其中η是偶数整数的η聚物中，胺键的数目约等于亚胺键的数目。在其中η是奇数整数的η聚物中，胺键的数目可以大于亚胺键的数目，或者反之亦然。例如，5聚体的翠绿亚胺形式可以包含3个胺键和2个亚胺键，或2个胺键和3个亚胺键。术语“翠绿亚胺碱”(EB)是指其中亚胺键的N-原子不被质子化，即它们是电中性的苯胺聚合物或低聚物。术语“翠绿亚胺盐”(ES)是指其中亚胺键的N-原子被酸质子化，即它们带正电的聚合物或低聚物。如在本文中涉及酸-碱反应所用的术语“当量(equivalentweight)”(也称作“克当量”)是指给予或接受质子的物质的分子量相对于在反应中涉及的质子数的比率。换言之，其是在酸-碱反应中提供I摩尔质子(H+)或与I摩尔质子(H+)反应的给定物质的质量。如本文中所用的术语“交换容量(exchangecapacity)”是指可逆地释放质子的质子源(给予)层的容量。该容量的一个量度是层中具有可交换(可离子化)的质子的酸性位点的密度(例如，摩尔/单位体积)乘以层的体积。可替换地，该术语是指可逆地吸收质子的质子库(protonsink)(接受)层的容量,其由层中的碱性位点的密度决定。如本文中所用的，术语“膜”(或“薄膜”)具有与“层”相同的含义，即一种材料在另一种材料上的涂层。这种涂层不必覆盖全部下层表面，且其也可以被另一种材料涂布。在一个实施方式中，薄膜是具有在Inm至500nm,优选Inm至200nm,更优选Inm至IOOnm范围内的厚度的层。术语“膜”还可以包括其中几个层一起形成这种膜的布置。在这种实施方式中，形成“膜”的这几个层形式还可以被称作“亚层”。如本文中所用的，术语“凝胶”(或“凝胶状”)是指其中分散相与分散介质结合从而产生半固体材料的胶体分散液。通常，分散相包含相互连接的大分子或胶体颗粒或它们的组合。术语“水凝胶”是指其中分散介质为水的凝胶，而术语“有机凝胶”是指其中分散介质为液体有机相的分散介质。术语“卤素原子”是指包含周期表的17族(VII族)中的元素之一，特别是氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)原子的分子上的氢原子的取代基。术语“亚胺”(或“亚氨基”)是指包含碳-氮双键的官能团或化合物，其中氮原子连接至氢原子或有机基团。当提及苯胺聚合物或低聚物的翠绿亚胺形式时，术语“亚胺键”是指连接至醌型环的亚氨基基团=N-。亚氨基基团的质子化形式=NH+-是指“亚胺鎗基团(iminiumgroup)”，具有约10_5_5的酸解离常数Ka(pKa5.5)。与铵基团相比，亚胺鎗基团的Ka较小意味着，亚胺基团更呈碱性，因此在翠绿亚胺碱(EB)到翠绿亚胺盐(ES)的转化期间，更易于被酸质子化。术语“等电点”(pi或IEP)是指特定的分子或表面不携带净电荷的pH。术语“层”是指在基板或另一个层的上面(或下面)覆盖的材料的单一厚度。术语“层组件”是指典型地相互叠加或至少部分相互重叠或者以层的纵向垂直的方式以并排方式放置的至少两个层的布置。在后一种情况中，层以垂直堆的方式布置，而在第一种情况中，层以水平堆的方式放置。如本文中所用的术语“层组件”是指在这种组件中存在至少两个层，但是其还包括在这种组件中存在三个、四个、五个或更多个层。在这种层组件的一个实施方式中，在其中存在多个层。例如，除了苯胺低聚物的层和质子给予或接受材料的层之夕卜，还可以在苯胺低聚物的层和质子给予或接受材料的层之间的界面处存在一个或多个电绝缘层。另外，还可以在上述苯胺低聚物的层和质子给予或接受材料的层和如果存在的电极任一种的界面处存在一个或多个绝缘层。术语“层”有时还与“膜”或“薄膜”同义使用。术语“层叠(或LbL)沉积”是指其中通过沉积具有互补官能团的材料的交替层，并通常在其间具有洗涤步骤而形成多层薄膜的技术。所述层和洗涤步骤可以以各种方式进行，包括浸涂、旋涂、喷涂、基于流动的技术和喷墨技术。最常使用的官能团之间的互补相互作用是静电(例如，在带相反电荷的聚电解质之间)，但是也可以使用其他可逆的非共价的分子间相互作用如氢键和主客体络合形成。可替换地，官能团之间的相互作用可以涉及每个沉积步骤或随后期间的共价键形成，其导致层的交联。与使用静电或氢键相互作用相比，共价交联可以对LbL膜提供更大的化学稳定性。已被用于交联LbL膜的共价化学反应包括各种反应如羧酸(-C00H)和胺(-NH2)形成酰胺(-CONH-)的缩合、胺(-NH2)和醛(-CHO)形成亚胺(-N=CH-)的缩合、异氰酸酯(-NC0)和胺(-NH2)形成脲(-NHC0NH-)的缩合、硫醇(-SH)形成二硫化物(-SS-)的氧化以及炔(-CH)和叠氮化物(-N3)形成三唑(-C2N3-)的环加成。在化学中，与至少在原则上由无限数量的子单元组成的聚合物相反，“低聚物”包括有限数量的重复单体子单元。如本文中所用的，术语“邻”和“间”是指取代苯胺环上的氢原子的取代基(原子或原子团)的位置。如果将碳原子从I至6编号，其中I是指与氨基基团的N原子连接的碳，则邻位上的取代基是指与编号2的碳原子或编号6的碳原子连接的取代基，并且间位上的取代基是指与编号3或5的碳原子连接的取代基。已知为“含氧酸(0X0acids)”的质子酸(也为“含氧酸”或“羟基酸”)的类别包含酸性的X-OH基团，其中X表示另一种元素，包括C(例如，羧酸，酚等)，P(例如，膦酸等)和S(例如，横酸等)(F.A.Cotton,G.Wilkinson(1972)AdvancedInorganicChemistry,JohnWileyandSons，p.170)。其中将S_0H基团转化为S-NH-基团的通过将磺酸与氨或伯胺缩合而获得的化合物也是质子酸，因为与S原子连接的两个氧原子的吸电子性质。术语“苯基基团”是指包含一个氢原子被除去的苯环的分子上的氢原子的取代基，其具有式-C6H5。术语“聚电解质”是指其重复单元携带电解质基团的聚合物，其可以带正电(阳离子的)或带负电(阴离子的)。携带阳离子和阴离子重复单元两者的聚电解质称为“聚两性电解质(polyampholytes)”。如本文中所用的,术语“质子库层(protonsinklayer)”或“质子接受层(protonacceptinglayer)”或“质子接受材料层”或“包含质子接受材料的薄膜”是指在内部或其表面包含碱性位点的层，所述碱性位点可以可逆地从包含苯胺低聚物的翠绿亚胺盐(ES)形式的转换层吸收质子。可替换地，质子库层可包含在合适底物的存在下，催化质子消耗化学反应的酶。优选地，所述碱性位点或酶被限制在质子库层中且由此不能扩散至另一个层。如本文中所用的，术语“质子源层”或“质子给予层”或“质子给予材料层”或“包含质子给予材料的薄膜”是指在内部或其表面包含酸性位点的层，所述酸性位点可以可逆地将质子释放到包含苯胺低聚物的翠绿亚胺碱(EB)形式的转换层中。可替换地，质子源层可包含在合适底物的存在下，催化质子产生化学反应的酶。优选地，所述酸性位点或酶被限制在质子源层中且由此不能扩散至另一个层。在一个实施方式中，质子源或库层(=包含质子给予材料或质子接受材料的薄膜)的厚度在Inm至10μm,优选Inm至5μm,更优选Inm至Iμm,还更优选Inm至500nm的范围内。在一个实施方式中，质子源或库层(=包含质子给予材料或质子接受材料的薄膜)的厚度在Inm至200nm,优选Inm至IOOnm的范围内。术语“醌型环”是指包含2个双键的醌状6元碳环。如本文中所用的，术语“自组装单层”(或“SAM”)是指包含由自发地吸附到表面上的分子形成的有条理(organized)的或半有条理(sem1-organized)的分子层的二维膜。典型地，这种分子组件由分子在固体表面上的吸附形成。一般来讲，分子在固体表面处的吸附可以通过化学或物理结合进行。如本文中所用的，化学吸附(化学吸附)是指化学强度的键的形成(即每个被吸附物质的结合能在eV范围内)，而物理吸附(物理吸附)是指基于分散相互作用的非特定吸附。与其中总覆盖率超过I个单层的“多层”相反，如本文中所用的术语“单层”是指其中根据取代基和基板，总覆盖率可以从约0.7个单层至I个单层变化的单分子层。如本文中所用的，术语单层不区分具有局部和长程有序的高度有序的单层与用垂直于基板表面的平均取向部分条理化的较不有序的单层。理想地，将包含自组装单层的分子紧密包装。术语“半固体”(或“半固体”)是指具有诸如刚性的性能的处于固体和液体中间的物质。这种物质典型地显示凝胶状品质。术语“固态”(或简单地“固体”)是指保持一定的尺寸和形状且抵抗倾向于使其变形的力的物质。当在本文中与层组件或电子装置一起使用时，该术语是指完全基于固体材料的层组件或装置。在这样的层组件和装置中，电子和如果存在的其他电荷载体被完全限制在制备层组件或装置的固体材料内。该术语暗示，在组件和装置内没有移动部分。此外，该术语还排除了流体(流动液体，fluidliquids)如电解质的溶液在组件或装置内的存在。然而，在“固体材料”的类别中包括已知为“半固体”的材料。术语“堆(堆叠)”是指层的有序布置。当与“层”一起使用时，术语“以堆叠方式布置”是指如下布置:其中这些层相互叠加放置(只要所述层以水平方式布置，即它们的纵向方向以水平方式延伸即可)或者它们以并排的方式布置，只要所述层以垂直的方式布置即可。在后一种情况中，它们如站在架子上的书的书页那样布置。如本文中所用的，术语“转换层”是指包含苯胺低聚物的层，所述苯胺低聚物可以用不是苯胺的基团如苯基基团或锚固基团封端。有时也将该术语与“包含苯胺低聚物的薄膜”同义使用。优选地，所述苯胺低聚物包含其翠绿亚胺碱(EB)或翠绿亚胺盐(ES)形式，由此术语“转换”是指这两个形式之间的可逆转变和伴随的所述层的电导率变化。如本文中所用的，术语“互变异构(tautomerization)”是指在相同分子中氢原子在两个其它原子之间的可逆变化，其伴随相邻的单键和双键的转换。例如，1，2，3-三唑的IH和2H形式之间的互变异构可以表示为:[-N=CH-CH=N-NH-].互变异构可以显著地有助于质子给予材料或质子接受材料中的质子传导。本发明的发明人令人惊讶地发现，通过设置苯胺低聚物的层和质子给予或接受材料的层的组合，可以建立如下布置，其中低聚苯胺可以在导电状态和绝缘状态之间可逆地转换。特别地，本发明的实施方式通过提供固有地固态双层构造而对气体或电化学掺杂的苯胺材料的慢响应和缺乏实用性提供了解决方案，在所述双层构造中，固态给体与苯胺导电转换层直接接触。在一个实施方式中，苯胺低聚物的层是薄膜。如本文中所用的术语“薄膜”是指具有在Inm至500nm,优选Inm至200nm,更优选Inm至IOOnm范围内的厚度的膜或层。另外，在上述有源层之间可以存在另外的层如小绝缘层。苯胺低聚物的层中的转换通过质子进入或离开质子给予或接受材料的层的诱导移动来实现。这种转换可以是电场诱导的或者可以是化学诱导的，例如因为被分析物(analyte)的存在。如果通过质子进入或离开质子给予或接受材料的层的电场诱导进行转换，则所得的层组件特别可用于电子装置如场效应晶体管和存储装置。两个层之间的场诱导的质子扩散得到质子化或去质子化的苯胺低聚物。此外，在两个层的任一个中，这种质子化/去质子化还可以伴随有氧化/还原反应。上述氧化还原或掺杂过程对于获得材料的电导性的双稳定性(对应于ON和OFF状态)是重要的，所述双稳定性与非挥发性存储应用例如尤其是基于有机的闪存或EEPROM(电可擦可编程只读存储器)存储器，以及无源矩阵存储阵列有关，在所述无源矩阵存储阵列中，存储器的存储密度仅通过在简单的交叉构造的电极之间实现薄膜转换层而增加。可以在柔性基板和塑料箔上容易地制造这种基于薄膜的转换材料，从而使得可以将这种存储材料应用于印刷电子装置和印刷光电子装置(例如显示器)中。此外，在有机薄膜晶体管几何构造中，栅极薄苯胺层可以提供比关于有机薄膜晶体管(OTFT)装置目前已知的更高的源极-漏极电流，因为在后一种情况中，通道在厚度上延伸仅约lnm，而基于苯胺的OTFT装置中的有源层厚度可以显著增加(即增加至掺杂的苯胺层的厚度)。关于有机存储器，基于苯胺的OTFT可用于印刷电子装置、显示器、电子阅读器(电子书)和太阳能电池，因为这些苯胺薄膜使得可以使用柔性基板。在另一个实施方式中，苯胺低聚物的层的电转换通过将质子化学诱导移动进入或离开质子给予或接受材料层而进行。苯胺低聚物的层和质子给予或接受材料的层可以直接相互接触或者它们可以被一个或几个另外的电绝缘层隔开，所述电绝缘层典型地具有<10nm的厚度。此外，苯胺低聚物的层和/或质子给予或接受材料的层可以与一个电极或多个电极直接接触或者可以通过另外的薄电绝缘层将其与这样的电极隔开。这种组合可以被用作电气装置如场效应晶体管，随机存取存储器和化学传感器中的活性元件(有源元件，activeelements).在图中示出了代表性实例。应注意，为了简洁，这些图不包括可置于苯胺低聚物的层和质子给予或接受材料的层之间或上述层和它们连接的电极或基板之间的任何另外的薄电绝缘层。还应注意，为了简洁，在多数情况下，这些图不包括可以在其上制造或支撑装置的任何惰性基板。在根据本发明的装置的实施方式中用作质子源(幻或质子库(丛)的层或薄膜基本上包含质子传导材料，其可以与促进质子传输的其他材料组合。固体(或半固体)质子导体是作为装置如燃料电池，电池和传感器的重要成分的一类电解质，因此大量的这种材料是已知的。对于本发明中的应用，几个特征是必要的或高度期望的。这些特征包括:I)层&(或丛)应尽可能地薄，同时仍具有用于在层Z(或垃)中发生转换的质子给予(或接受)容量；2)层的酸性(或碱性)应使得在不存在施加电场的情况下，从层2至层Z(或从层13至层丛)的质子传输对于转换不充分；3)包含层这(或边)的质子给予(或接受)基团应不能扩散到转换层Z(或O)中；以及4)层2(或垃)应该对于电子(或空穴)是非传导性(非导电性)或半传导性(半导电性)的。固体(或半固体)介质中的质子传导通常通过“跃迁机理(Grotthussmechanism)”或“运载机理”或两者的组合进行。在跃迁机理(也称作“促进跃迁传输”或“结构扩散”)中，质子(或质子缺陷)在由氢键网络(通道)连接的位点之间依次跃迁；在另一个质子可以在相同方向上传输之前需要局部的分子重排(通常是旋转)。替代性的运载机理涉及质子通过介质的平移扩散；因为“裸”质子是不大可能的，所以需要与质子结合的另一个分子(通常是水)的扩散。尽管通过跃迁机理的传输通常比平移扩散更快，但是在网络中涉及的分子或分子的一部分所需要的旋转(或“翻动”)引入限制传输速度的能垒。唑(氮杂茂)包含杂环含氮化合物，所述杂环含氮化合物因为它们模拟水的氢-结合能力，两性特性和经历自解离的能力(“质子自递作用”)而通常用作质子传导物质。这样的化合物包括咪唑、吡唑、三唑、四唑、苯并咪唑和苯并三唑的衍生物。包含三个或更多个N原子且其中的至少一个包含N-H基团的唑在质子传导材料中特别有用；多于两个N原子的可用性和/或互变异构能力与包含缺乏这种性能的唑的材料相比可以对质子传输提供更低的势垒。图8示出了可用于质子源(S)或质子库(边)层的市售唑的几个实例；如图中所示的，唑基团通过氨基或羧酸基团共价连接至有机残基R如聚合物。除了唑之外，具有氢-结合能力、两性特性和经历自解离的能力的其他基团包括具有一般结构R-P(=0)(OH)2的膦酸、具有一般结构R-O-P(=0)(OH)2的磷酸酯、具有一般结构R-P(=0)(OH)(NHR’)的膦酰胺、具有一般结构R-S(=0)2(OH)的磺酸、具有一般结构R_S(=0)2(NHR’)的磺酰胺和具有一般结构R-S(=0)2(NHR’)(NHR”)的磺酰胺，其中R表示有机残基如聚合物并且其中R’和R”表示有机残基或H原子。除了上述基团之外，羟基(-0H)基团也可以参与质子传导网络，因为它们可以接受以及给予质子。质子给体/受体基团可以与酸或碱(作为“掺杂剂”)结合从而提供更大浓度的移动质子；它们还可以与二醇醚结合从而提供更大的移动性。与使用单独的成分相比，将质子源(幻或质子库(丛)层的官能成分(例如，质子给体/受体基团、酸性或碱性掺杂剂、二醇醚等)并入到一种或多种聚合物中可提供几个优势。这些优势包括:I)官能成分从层￡到层I(或从层11到层垃)中的扩散(“浸出”)非常不可能发生，特别是如果聚合物分子互相连接；2)官能成分可通过共价键紧密保持在一起；以及3)聚合物可以对官能成分提供结构顺序和/或规则，特别是如果聚合物的重复单兀包含一种或多种这些成分。其重复单元包含这样的官能团的聚合物是已知的。例如，并入质子给体/受体基团的聚合物包括聚L-组氨酸、聚(1-乙烯基-1，2，4-三唑)、聚(4-乙烯基-1H-1，2，3-三唑)、聚(5-乙烯基四唑)、聚(乙烯基膦酸)、聚(1-甲基乙烯基膦酸)、聚(1，3_亚苯基-5-膦酸)、聚(乙烯醇)、聚(乙烯基苯酚)、葡聚糖(多糖)和丹宁酸(多酚);并入酸性或碱性基团的聚合物包括聚(丙烯酸)、聚(苯乙烯磺酸)、聚(亚乙基亚胺)和聚(烯丙基胺)；并且并入二醇醚的聚合物包括聚(乙二醇)和聚(丙二醇)。这些聚合物通常通过将包含所述官能团的单体单元聚合而制备，但是也可以将所述官能团引入到预制备的聚合物中。将质子给体/受体基团连接至聚合物的这种反应的几个代表性实例示于图9中(省略了中间步骤)。该图中所示的反应4_￡涉及羧酸(-C00H)和胺(-NH2)基团形成酰胺(-CONH-)键的缩合，反应2涉及炔(-C=C)和叠氮化物(-N3)形成1，2，3-三唑基团的环加成(“链接”)反应，并且反应E涉及胺连接至苯并咪唑基团的环氧环开环，但是也可以使用形成共价键的其他方法。石墨烯氧化物表示一种不同类型的聚合物质子传导材料，其包含具有几种固有的质子给予/接受官能基团，包括羧基、羟基和环氧基团的碳片。质子源(2)或质子库(边)层的两个重要性能是(i)层厚度(d)和(ii)质子给予(或接受)容量(PO。为了本发明的目的，本发明的发明人将层的PC限定为微当量(meq)/立方厘米(cm3)，从而使得乘积d*PC的单位为meq/cm2。因此，例如，在其中质子源层(幻与转换层(I)的相等面积接触的图2a中所示的装置A中，为了满足层2具有用于在层Z中进行转换的质子给予容量的条件，必要的是，层2的d*PC应等于或大于层_的d-PC0然而，由于其忽略了质子可能扩散(在每个层中)进入或离开由接合(junction)限定的区域的可能性，这种关系仅是近似的；另外，层I中的转换可能不需要低聚苯胺分子从EB至ES形式的完全转化。为了满足层2(或垃)尽可能地薄(从而使得电场尽可能地大)的条件，期望的是，其质子给予容量尽可能地大，即质子给体/受体基团(以及如果存在的酸性或碱性基团)的层内的浓度高(>1M)。在一个实施方式中，质子源或库层(=包含质子给予材料或质子接受材料的薄膜)的厚度在Inm至10μm,优选地Inm至5μm,更优选Inm至Iμm,还更优选Inm至500nm的范围内。在一个实施方式中，质子源或库层(=包含质子给予材料或质子接受材料的薄膜)的厚度在Inm至200nm,优选地Inm至IOOnm的范围内。用于形成聚合物质子传导材料的薄膜的几种方法是可行的。涉及大约两个独立的过程:I)由其前体形成包含涉及质子传导的官能团的聚合物；和2)形成包含这些聚合物或其前体的薄膜。上面已经考虑了通过将包含质子传导官能团的单体单元聚合或通过将聚合物共价改性以引入这种官能团而形成的聚合物的实例，因此现在考虑用于形成这些材料的薄膜的方法。由聚合物或聚合物前体的溶液形成薄膜的方法包括旋涂，浸涂，滴落涂布，Langmuir-Blodgett和层叠(layer-by-layer)(LbL)技术。这些方法可用于制备已经连接有用于质子传导的官能团的聚合物的膜或具有可以随后转化为用于质子传导的基团的官能团的聚合物的膜或包含用于质子传导的基团的可随后聚合的非聚合化合物的膜。聚合材料的挥发性通常不足以通过真空蒸发沉积而不分解，然而可以将真空蒸发用于形成包含用于质子传导的基团的随后聚合的非聚合化合物的薄膜。通过这些方法制备的膜的聚合可以通过例如热致缩合或紫外线引发的自由基聚合反应来实现。在上述形成在这些装置中用作质子源(2)或质子库(边)层的膜的方法中，层叠(LbL)沉积技术具有几个优势特征。这些特征包括:I)该方法适用于聚合物化合物或非聚合化合物或它们的组合；2)膜厚度可以容易地控制，因为其主要由用于沉积包含最终层的每个层的循环数决定;3)可以将几种互补的物理和/或化学相互作用用于沉积包含最终层的每个层；和4)LbL技术可以自动化。使用LbL技术沉积的膜可以使用符号SILaILbILaILbI…表不,其中S表示基板，其可以是电极如栅电极3或另一个层如转换层I，并且La和Lb表示具有互补官能团的交替材料层，通过所述互补官能团两种层相互作用。交替层之间的物理和/或化学相互作用是重要的，因为它们在用于除去过量材料的中间漂洗步骤期间帮助将组件保持在一起。层沉积和漂洗步骤可以以包括浸涂、旋涂、喷涂、基于流动的技术和喷墨技术的各种方式进行。最常使用的官能团之间的互补相互作用是静电(例如，在带相反电荷的聚电解质之间)，但是也可以使用其他可逆的非共价的分子间相互作用如氢键和主客体络合形成。可替换地，官能团之间的相互作用可以涉及每个沉积步骤或随后期间的共价键形成，其导致层的交联。与使用静电或氢键相互作用相比，共价交联可以对LbL膜提供更大的化学稳定性。可用于交联LbL膜的化学反应包括各种反应如缩合、环加成、迈克尔加成(Michaeladditions)、硫醇-烯反应、西佛碱(Schiff-base)形成以及与金属离子形成配位络合物。上述聚合物的许多适合于通过LbL技术形成质子传导层，因为它们包含能够带正电或负电(根据PH)，和/或能够形成氢键，和/或对缩合反应敏感，和/或可以与金属离子形成络合物的官能团。可以在LbL膜中包含包括酶的蛋白质，因为它们携带净的静电电荷，所述电荷可以根据蛋白质溶解的溶液的PH低于还是高于蛋白质的等电点而分别是正或负的。源自人唾液的碳酸酐酶的等电点是例如6.4。此外，多酚与酶(蛋白质)形成复合物的倾向可用作用于LbL膜形成的互补相互作用，例如其中La和Lb表示酶和多酚的层，或者反之亦然。当质子传导层包含质子产生酶(PGE，层11)或质子消耗酶(PCE，层盌)时，特殊的考虑是必要的。这些考虑主要涉及提供其中保持酶的活性的环境的必要性。大部分酶在有限的pH范围内显示活性并且在所述范围内具有最佳pH。酶,例如碳酸酐酶在5-10的PH范围内显示活性，其中最佳pH接近7。因此，应优选对质子传导层的官能团的酸性和/或碱性进行选择，使得其可以充分地传导并同时还对酶提供合适的PH环境。咪唑和苯并咪唑基团分别具有7.2和5.7的pKa值，因此在其pH与碳酸酐酶酶相容的层中作为质子给体/受体基团应该是合适的。包含高羟基基团密度的层也对大部分酶提供合适的介质，因为这种介质类似于水性环境。包含通常称为多醇或多酚的其重复单元包含羟基基团的中性聚合物的层可以提供与碳酸酐酶相容的环境，因为所述层包含咪唑和羟基基团的组合，所述聚合物为如聚(乙烯醇)、葡聚糖(多糖)、琼脂糖(多糖)、丹宁酸(多酚)或五没食子酰基葡萄糖(源自丹宁酸的多酚)。当固定在通过聚异氰酸酯和多醇之间的反应而形成的交联的聚氛酷基质中(R.R.Koepsel,A.J.Russell(2003)Biomacromolecules4,850-855:“Directcaptureofenzymesandbacteriaonbioplasticfilms”；E.0zdemir(2009)EnergyFuels23,5725-5730:“BiomimeticC02sequestration:1.1mmobilizationofcarbonicanhydrasewithinpolyurethanefoams”)时，包括碳酸酐酶的酶和全部细胞如细菌也保留活性。除了物理俘获之外，还作为酶表面上的官能团与异氰酸酯基团(或其产物)之间的共价键形成的结果发生酶固定。聚氨酯通常由“预聚物”形成，所述预聚物是能够进一步聚合至完全固化的高分子量状态的反应性低分子量聚合物或低聚物。优选通过将酶与这种预聚物混合而将酶固定在包含聚氨酯的膜中，从而使酶对苛刻化学条件的暴露最小化。对于酶的固定足够温和的用于形成氨基甲酸酯键的替代方法涉及作为缩合剂的1，I’-擬基二咪唑的使用(G.T.Hermanson(1996)BioconjugateTechniques,AcademicPress,London,pp.155,183)。酶催化反应通常伴随pH的变化，其是阴离子的产生或阳离子的产生或中性酸物质如二氧化碳或碱性物质如氨的产生的结果，所述阴离子是酸的共轭碱如酚盐、羧酸盐或磷酸盐，所述阳离子是碱的共轭酸如铵离子。可以使用各种酶以提供PH的变化。其反应通常造成介质的PH下降的质子产生酶(PGE)的实例包括碳酸酐酶，其催化CO2的水合从而产生碳酸；葡糖氧化酶，其催化葡萄糖的氧化从而产生葡糖酸；胆碱酯酶，其催化乙酰胆碱的水解从而产生乙酸；和碱性磷酸酯酶，其催化磷酸酯的水解从而产生磷酸根离子。其反应通常造成介质的PH增大的质子消耗酶(PCE)的实例包括脲酶，其催化脲的水解从而产生氨；和脲基甲酸水解酶(allophanatehydrolase),其催化脲基甲酸酯的水解从而产生氨。在RFID标签或表面声波(SAW)转换器中使用层或迪的传感器装置如图2d中所示的装置中，层厚度不是关键因素，并且除了LbL之外的用于沉积膜的其他方法如浸涂，旋涂或喷涂可以是更实用的。此外，参考附图，其中使用下列参考符号:丄:漏电极源电极立:栅电极7:包含苯胺低聚物的翠绿亚胺碱(EB)形式的转换层转换层的动态掺杂段2:质子源(给予)层丛:部分耗尽的质子源层11:对电极13:包含苯胺低聚物的翠绿亚胺盐(ES)形式的转换层丛:质子库(接受)层I1:顶电极丛:底电极:包含质子产生酶(PGE)的质子源层^:RFID天线翌:非传导(非导电)(电绝缘)基板^1:RFID微芯片29:包含质子消耗酶(PCE)的质子库层丑:电极迎:包含苯胺低聚物的单层迪:包含纯苯胺低聚物的薄膜37:包含与聚合物共混的苯胺低聚物的薄膜39:剥去模板的金(底电极，负载在玻璃上)41:包含聚(乙烯醇)的薄膜M:包含石墨烯氧化物的薄膜垡:汞滴(顶电极)图1利用交叉(crossbar)(交点(交叉点))转换存储装置的实施方式和作为实例的苯胺四聚体(四聚苯胺(tetraaniIine))示出了基本概念。在图2a中，图A至E表示场效应晶体管装置的各种构造，其中包含苯胺低聚物的翠绿亚胺-碱形式的层与包含作为用于移动质子的源的材料的层结合。图Δ至2中的装置具有三种电极(漏极，源极和栅极)，而E和E中的装置还具有与栅电极相对的第四电极，可以在恒定电压下使其接地或对其施加偏压。在图2b中，图￡至1表示与A至E中类似的装置，其中包含苯胺低聚物的翠绿亚胺-盐形式的层与包含作为用于移动质子的库的材料的戶反彡口口O在图2c中，图1至￡表示交叉(crossbar)(交点)转换存储装置，其中包含苯胺低聚物的翠绿亚胺-碱形式的层与包含质子给予材料的层结合，或者包含苯胺低聚物的翠绿亚胺-盐形式的层与包含质子接受材料的层结合。这些装置还可以实现为二极管。在图2d中，图Q至I表示传感器装置，其中包含四苯胺的翠绿亚胺-碱形式(EB-TANI)的层与亲水基质中的包含质子产生酶的层(例如与聚(乙烯醇)共混的)结合，或者包含四苯胺的翠绿亚胺-盐形式(ES-TANI)的层与包含质子给予材料的层(其可以与亲水基质如聚(乙烯基醇)共混)结合。图Q和E中的传感器装置是具有交指型电极的化敏电阻器，而S和I中的传感器是RFID标签的一部分。可替换地，Q和E中的传感器装置可以是表面声波(SAW)传感器。图3示出了薄膜(包含苯胺低聚物的“层”)的实例。苯胺低聚物可以以单层或多层布置。可替换地，苯胺低聚物可以与另外的聚合物共混或者可以将这种共混物另外布置在苯胺低聚物的单层上。图4a和4b示出了通过将较短的段接合而逐步制备各种长度的苯胺低聚物。图5示出了其他可能的苯胺低聚物的衍生物，包括用苯基基团封端的衍生物，用锚固基团封端的衍生物和具有在它们的邻位或间位取代的环的衍生物。图6示出了作为苯胺低聚物的端基的锚固基团的实例，所述锚固基团用于将低聚物连接至电极表面。图7示出了通过低聚物的端部氨基(-NH2)基团和聚合物的反应性官能团而共价连接至聚合物的苯胺低聚物的实例。图8示出了使用市售唑(氮杂茂)的包含质子给体/受体基团的取代基的实例。图9示出了已经共价连接至预先存在的聚合物的质子给体/受体基团的实例。图10示出了通过来自实施例1的四苯胺二硫代氨基甲酸酯的自组装单层的X射线光电子(XP)能谱得到的S2P光谱和用于所述单层的结构模型。图11示出了在将来自实施例1的四苯胺二硫代氨基甲酸酯的自组装单层曝露于HCl蒸汽之前(所制备的，未掺杂)和之后(掺杂的)的其红外(IR)吸收光谱。图12示出了在将试样曝露于HCl蒸汽之前(所制备的，未掺杂)和之后(掺杂的)，利用来自实施例1的四苯胺二硫代氨基甲酸酯的自组装单层获得的电流密度相对于电压(J-V)的曲线。数据来自几个试样上的几个位置，并且曲线是这些数据的平均值(连同误差条)。图13示出了在将来自实施例1的四苯胺二硫代氨基甲酸酯的自组装单层曝露于HCl蒸汽或NH3蒸汽(利用溶剂进行中间漂洗)之前(所制备的，未掺杂)和之后，利用其获得的J-V曲线。图14示出了在将来自实施例1的四苯胺二硫代氨基甲酸酯的自组装单层曝露于HCl蒸汽之前(所制备的，未掺杂)和之后，利用其获得的J-V曲线。图15是通过来自实施例2的四苯胺膜的表面的敲击模式原子力显微镜(AFM)而获得的拓扑图像。图16不出了在将试样暴露于HCl蒸汽之前(所制备的,未掺杂)和之后(掺杂的)，利用来自实施例2的四苯胺膜获得的J-V曲线。数据来自几个试样上的几个位置，并且曲线是这些数据的平均值。图17示出了在将来自实施例2的四苯胺膜曝露于HCl蒸汽之前(所制备的，未掺杂)和之后(掺杂的)的其紫外-可见-近红外(UV-可见-NIR)吸收光谱。图18是通过来自实施例3的四聚苯胺-聚(甲基丙烯酸甲酯)共混物的膜的表面的AFM而获得的拓扑图像。图19示出了在将试样曝露于HCl蒸汽之前(所制备的，未掺杂)和之后(掺杂的)，来自实施例3的四聚苯胺-聚(甲基丙烯酸甲酯)共混物的膜获得的J-V曲线。数据来自几个试样上的几个位置，并且曲线是这些数据的平均值。图20示出了在将来自实施例3的四聚苯胺-聚(甲基丙烯酸甲酯)共混物的膜曝露于HCl蒸汽之前(所制备的，未掺杂)和之后(掺杂的)的其UV-可见-NIR吸收光谱。图21是通过来自实施例4的四聚苯胺-聚(甲基丙烯酸甲酯-共-甲基丙烯酸)共混物的膜的表面的AFM而获得的拓扑图像图22示出了在将试样曝露于HCl蒸汽之前(所制备的，未掺杂)和之后(掺杂的)，利用来自实施例4的四聚苯胺-聚(甲基丙烯酸甲酯-共-甲基丙烯酸)共混物获得的J-V曲线。数据来自几个试样上的几个位置，并且曲线是这些数据的平均值。图23示出了在将来自实施例3的四聚苯胺-聚(甲基丙烯酸甲酯)共混物的膜曝露于HCl蒸汽之前(所制备的，未掺杂)和之后(掺杂的)的其UV-可见-NIR吸收光谱。在图24中，图1表示来自实施例5的转换装置的基板和前两个层，其中包含石墨烯氧化物片的顶层包含用于移动质子的源。在该图中的下部中提供了通过图中所示的结构的AFM获得的图。在图25中，图Z表示来自实施例5的转换装置，其中顶电极包含汞滴。在该图中的下部中提供了由该装置获得的指示导电性(电导率，conductivity)的可逆转换的J-V曲线。图26示出了用于合成实施例6中的四聚苯胺-哌嗪-二硫代氨基甲酸酯化合物的逐步程序。图27示出了通过膜的扫描电子显微镜(SEM)而获得的图像，所述膜在碱是NaOH时通过实施例6中的四聚苯胺-哌嗪-二硫代氨基甲酸酯化合物的自组装获得。顶行的三个图像(a，a，和a”)以三种不同的放大倍率(分别为30x，3000x和30000x)获得。亮线是曝露于底部金基板的膜中的刮痕。第二和第三行的图像在实施例6中所述的处理之后以这些放大倍率获得。具体实施例方式本发明通过使用两个或更多个“层”或“薄膜”的组合而提供用于具有各种应用的电气装置，包括晶体管装置，存储装置和传感器装置的材料，方法和设计，所述“层”或“薄膜”中的一个包括苯胺低聚物，并且其另一个包含质子给予材料或质子接受材料。此外，参考下列实施例，下列实施例仅作为示例性给出并且不限制本发明。实施例下列程序具体地涉及苯胺四聚体(四聚苯胺，TANI)，但是也适用于其他苯胺低聚物。实施例1:包含四聚苯胺的二硫代氨基甲酸酯衍生物的自组装单层的转换层根据公开的程序(B.Dufour,P.Rannou,J.P.Travers,A.Pron,M.Zagorska,G.Korc，1.Kulszewicz-Bajer,S.QuiIlard,S.Lefrant(2002)Macromo1.35,6112-6120:“Spectroscopicandspectroelectrochemicalpropertiesofapoly(alkylthiophene)-oligoanilinehybridpolymer”)，通过在0.1MHCl中利用氯化铁氧化N-苯基-1，4-亚苯基二胺，然后利用氢氧化铵中和而合成四苯胺的翠绿亚胺碱(TANI，MW364.44)。C24H20N4的计算值:C,79.10；H,5.53；N,15.37，测量值:C,77.30，77.60；H,5.31,5.51;N，14.6，14.3。也使用公开的程序(R.Naumann,S.Μ.Schiller,F.Giess,B.Grohe,K.B.Hartman,1.Karcher,1.Koper,J.Liibben,K.Vasilev,ff.KnolI,ff.(2003)Langmuirl9,5435-5443:“Tetheredlipidbilayersonultraflatgoldsurfaces，，)制备了具有0.3nm的RMS粗糙度的剥去模板的金(TSG)基板。向TANI的溶液(5.0X10_4M，2.0mL)中添加三乙胺溶液(0.050Μ,20.6μL)和二硫化碳溶液(0.050Μ，20.6μL)。每种情况下的溶剂都是乙醇。然后，将新裂开的TSG基板浸溃到溶液中并保持约18-72小时的装配时间(成型时间)。在装配之后，利用乙醇漂洗基板，并用氮气流干燥。图10示出了S2p区域中的TAN1-DTC单层的XP能谱和与结果一致的用于该单层的结构模型(该模型仅示出了几种可能的同分异构/互变异构组合中的一种)。图11示出了在用HCl掺杂其前后单层的IR吸收光谱；观察到的光谱变化与将聚苯胺的膜从EB转化为ES状态时观察到的变化一致。图12说明了作为利用HCl掺杂所制备的单层的结果，单层的导电性从OFF状态(关状态)至ON状态(开状态)的酸诱导转换，这导致导电性增大480倍(在±1V的电压范围内的平均值)。图13说明了在下列顺序期间测得的TAN1-DTC的SAM的导电性的可逆转换:i)所制备的试样(2次扫描)，ii)在曝露至HCl蒸汽I分钟之后(2次扫描)，iii)在曝露至NH3蒸汽I分钟之后(2次扫描)，iv)在曝露至HCl蒸汽I分钟之后(4次扫描)和V)在曝露至NH3蒸汽I分钟之后(3次扫描)。利用HCl掺杂所制备的物质(i—ii)导致电流密度增加30-40倍，利用NH3去掺杂(ii—iii)几乎恢复原始电流密度，并且利用HCl第二次掺杂(iii—iv)几乎恢复在第一掺杂步骤之后获得的状况。出乎意料地，利用NH3进行第二次处理(iv—v)获得其电流密度为所制备试样的约IO3倍并且与图12中的HCl掺杂的膜数量级类似的膜。应注意，图13中所示的J-V结果使用汞滴技术利用单一试样收集，其中将所述试样浸溃在十六烷硫醇的十六烷溶液中(以利用十六烷硫醇的SAM包覆汞电极)。由于十六烷是非挥发性的，所以通过利用异丙醇进行漂洗而将其从各个掺杂/去掺杂步骤之间的试样中除去。另外，在利用NH3蒸汽进行各处理之后进行用水的漂洗以除去可能形成的NH4C1。TAN1-DTCSAM可承受这种处理而未分裂的事实证明了其坚固性。图14中示出了TAN1-DTC的SAM的导电性的可逆转换的另一个证明。可以看到，在+0.93V的偏压附近所制备的膜的电流密度突然增加了约IO2倍，从而显示向更加导电(“0N”)状态的转变。第二次电压扫描示出了类似的行为，不同之处在于，在+0.16V的偏压附近发生突然增加。曲线还示出了在利用HCl蒸汽掺杂膜之后的另外三次(三次以上)扫描的结果。在各个扫描期间导电状态开始为低(“OFF”状态)，但是在每种情况下都突然增大约IO2倍，其中阈值电压不同(分别为接近+0.14,+0.19,+0.37V)。本发明的发明人认为，在这些现象中可能涉及痕量H2O的电场诱导解离。尽管关于由图13和14中所示的结果示例的J-V特性的确定说明需要进一步调查，但是本文中所提出的结果清楚地证明了，薄至单个单层的包含苯胺低聚物的膜能够通过质子掺杂/去掺杂事件在较低的电导率和较高的电导率的状态之间可逆地转换。_5]实施例2:包含净四聚苯胺的薄膜的转换层将一份来自实施例1的乙醇中的0.005MTANI施加至基板并以2500rpm旋转90秒。图15是通过硅基板上的旋涂TANI膜的AFM获得的图像；该膜具有1.53nm的均方根(RMS)粗糙度和14±3nm的厚度。图16证明了剥去模板的金基板上的旋涂TANI膜的导电性的酸诱导转换；利用HCl掺杂所制备的膜导致电导率增大790倍(在±1V的电压范围内的平均值)。图17对CaF2基板上的旋涂TANI膜的HCl诱导转换提供了UV-可见-NIR吸收光谱证据；由用HCl掺杂产生的光谱变化与在聚苯胺膜中观察到的变化一致。实施例3:包含四聚苯胺-聚(甲基丙烯酸甲酯)共混物的薄膜的转换层在90°C下在不时的加热下将聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA，12.32mg，平均MW996,000)和1-甲氧基-2-丙醇(1.33mL)混合，直至固体完全溶解从而提供PMMA的lwt%(10mg/mL)溶液。将TANI(1.58mg)和一份PMMA溶液(0.72mL)混合，直至固体完全溶解从而提供在1-甲氧基-2-丙醇中包含0.006MTANI和lwt%PMMA的溶液。将一部分该溶液涂布至基板并在2000rpm下旋转90秒以提供在PMMA基质中包含19wt%TANI的TANI/PMMA膜。图18是硅基板上的旋涂TANI/PMMA膜的AFM图像；该膜具有0.28nm的RMS粗糙度和38.9±1.6nm的厚度。图19证明了剥去模板的金基板上的旋涂TANI/PMMA膜的导电性的酸诱导转换；利用HCl掺杂所制备的膜导致电导率增大1.3XIO5倍(在±0.5V的电压范围内的平均值)。图20对CaF2基板上的旋涂TANI/PMMA膜的HCl诱导转换提供了UV-可见-NIR吸收光谱证据；由用HCl掺杂产生的光谱变化与在聚苯胺的膜中观察到的变化一致。实施例4:包含四聚苯胺-聚(甲基丙烯酸甲酯-共-甲基丙烯酸)共混物的薄膜的转换层聚(甲基丙烯酸甲酯-共-甲基丙烯酸)(P(MMA_MA，33%MA)在1-甲氧基_2_丙醇中的lwt%(10mg/mL)溶液是AllresistGmbH(AR-P617.01)的产品。将TANI(2.65mg)和一份P(MMA-MA)溶液(1.2mL)混合，直至固体完全溶解以提供在1-甲氧基_2_丙醇中包含0.006MTANI和Iwt%P(MMA-MA)的溶液。将一份(一部分)该溶液涂布至基板并在3000rpm下旋转90秒以提供包含在P(MMA-MA)基质中的19wt%TANI的TANI/P(MMA-MA)膜。图21是硅基板上的旋涂TANI/P(MMA-MA)膜的AFM图像；该膜具有0.22nm的RMS粗糙度和36.8±0.7nm的厚度。图22证明了剥去模板的金基板上的旋涂TANI/P(MMA-MA)膜的导电性的酸诱导转换；利用HCl掺杂所制备的膜导致电导率增大3.7X103倍(在±0.5V的电压范围内的平均值)。图20对CaF2基板上的旋涂TANI/P(MMA-MA)膜的HCl诱导转换提供了UV-可见-NIR吸收光谱证据；由用HCl掺杂产生的光谱变化与在聚苯胺的膜中观察到的变化一致。约800nm的肩部(shoulder)的存在指示，在共混物中存在甲基丙烯酸(MA)基团的羧酸(-C00H)部分对TANI分子的部分质子化(掺杂)。在80°C下将膜退火20分钟导致肩部强度的明显损失；这种去掺杂可能是MA的-COOH基团与TANI的-NH2基团之间的共价缩合反应从而在TANI分子与聚合物之间形成非酸性酰胺(-C0NH-)键的结果。实施例5:包含转换层和质子源层的固态组件这种组件包括依次沉积在底电极上，然后与顶电极接触的三个层的堆(堆叠，堆叠体)。图24对于在沉积前两个层之后的组件(装配体)提供了图(I)和AFM结果。该组件包括负载在作为底电极的玻璃(翌)上的剥去模板的金(迎)，吸附到金表面上的聚(乙烯基醇)单层(Ii)和沉积在上的石墨烯氧化物(也称作石墨氧化物)层(垡)。层用于获得更均匀的层垡;本发明的发明人观察到，与不利用Ii相比，利用Ii沉积到迎上的层垡明显更平滑且厚度均匀。可以推测，聚(乙烯醇)的-OH和石墨烯氧化物的类似极性基团之间的氢键是这种效果的原因。层Ii还可以用作用于增强层M内的电场的薄(约l_2nm)绝缘体。根据公开的程序(M.Kozlov,M.Quarmyne,ff.Chen,T.J.McCarthy(2003)Macromol36，6054-6059:“Adsorptionofpoly(vinylalcohol)ontohydrophobicsubstrates.Ageneralapproachforhydrophilizingandchemicallyactivatingsurfaces”)制备层11。因此，通过将聚(乙烯醇)(98%水解，MW13，000-23，000，Aldrich#348406)在水中的4wt%(40mg/mL)溶液涂布至新裂开的剥去模板的金基板上并持续3分钟，然后用水漂洗基板，并利用氮气流对其进行干燥而沉积层11。然后，通过施加石墨烯氧化物的0.0092wt%(0.092mg/mL)分散液(GrapheneSupermarket,水中的单层分散液,浓度275mg/mL,利用两份纯水稀释)，并在环境条件下使得溶剂不受干扰地蒸发而沉积层M。所得的膜是具有明显的边缘和中心区域的粗略圆，但是这些区域仅包括总面积的约20%。在外部区域和内部区域之间的范围中获得的层M的AFM图像示出了与表面平行放置且相互叠加的石墨烯氧化物片，其中RMS粗糙度为2.Snm(主要因为所述片中的褶皱和/或折叠)并且平均厚度为12±5nm(图24)。层M用作质子源。已知的是，在石墨烯氧化物片的边缘周围存在酸性极性氧基团；石墨烯氧化物的经验式是C8O2(OH)2,因此162g的石墨烯氧化物具有提供约2摩尔质子的容量。因此，具有厚度约12nm(1.2X10_6Cm)和密度约1.5g/cm3的Icm2层塱具有约IX10_8摩尔的质子容量。该量可以与将包含与层M接触的转换层肛的TANI分子质子化所需要的量相比(图25，图Z)。通过将包含在1-甲氧基-2-丙醇中的0.006MTANI和Iwt%PMMA的溶液旋涂而将层SI沉积到M上，如实施例3中所述的。具有厚度约39nm(3.9X106cm),密度约lg/cm3和19wt%TANI(MW364)的Icm2段(截面，section)的层37包含约2X10_9摩尔的TANI(翠绿亚胺碱)。由于将TANI从EB形式转化成ES形式需要2质子/分子，Icm2段所需要的量为约4X10_9摩尔，即，在层M中可用的可交换质子的量是转换层SI从OFF至ON状态所需要的量的约2-3倍。这些结果证明了包含石墨烯氧化物的层(组)和四苯胺与夹在金和汞电极之间的聚(甲基丙烯酸甲酯)的共混物的层的层叠组件中的电场诱导转换。这种行为在其中不存在层Ii和M的组件中未观察到。实施例6:包含四聚苯胺-哌嗪-二硫代氨基甲酸酯化合物的自组装膜的转换层先前未公开这种二硫代氨基甲酸酯化合物及其前体，其结构和合成路线示于图26中。与实施例1中所述的TAN1-DTC—样，这种化合物包含作为转换成分的苯胺低聚物(四聚苯胺)的翠绿亚胺碱形式和作为锚固基团的二硫代氨基甲酸酯部分，但是其包含含有哌嗪环的中间段，所述哌嗪环通过酰胺键共价连接至四苯胺。哌嗪环的主要功能是提供仲氨基(>NH)基团以作为转化成二硫代氨基甲酸酯(>NCS2_)的位点，但是该环还可以帮助电极表面处的分子自组装。母体哌嗪封端的化合物I的合成以两个步骤来实现:1)使用N，N’-羰基二咪唑(⑶I)作为缩合试剂，使3-(1-叔丁氧基羰基哌嗪-4-基)丙酸的-COOH基团与TANI的-NH2基团之间发生缩合反应从而形成酰胺(-C0NH-)键；和2)使用三氟乙酸(TFA)作为催化剂除去叔丁氧基羰基(Boc)基团。这两个反应以60-70%的产率完成。化合物I的二硫代氨基甲酸酯衍生物及其到金基板上的自组装使用与实施例1中所述的程序类似的程序实现，不同之处在于，代替乙醇，将N，N-二甲基甲酰胺(DMF)用作用于化合物I的溶剂，并且使用两种不同的碱，三乙胺(与实施例1中一样)或氢氧化钠(NaOH)，以制备两种不同的试样。使利用任意一种碱的组合过程(装配过程)都进行2.7天，之后利用乙醇对基板进行漂洗，并用氩气流进行干燥。试样的XP能谱在162eV下示出S2p峰，如对于结合至金的二硫代氨基甲酸酯的硫原子所预期的，但是相对弱的信号强度指示该膜厚于单个单层。利用三乙胺作为碱获得的膜的组成对应于经验式C3a6N6^Oh2Sa2(不包含H-原子，其通过XP能谱未检测到)，这与化合物I的组成C32H31N6O类似。因此，可以推测，该膜可能包含二硫代氨基甲酸酯的单层与化合物I的覆盖层。基于N/Au比，推测总膜厚度等于7个分子层。类似地，利用NaOH作为碱获得的膜的组成对应于经验式Ci5Nf^Oa9Sa6,并且基于N/Autk，推测总膜厚度等于3个分子层。这些发现得到了AFM测量支持，其指示对于利用三乙胺和NaOH作为碱获得的膜，厚度分别为5.5±1.1nm和4.3±1.lnm。图27是在利用NaOH作为碱获得的膜的处理前后获得的6个SEM图像的收集(集合)。顶行中的三个图像(a，a’和a”)以三种不同的放大倍率(分别为30x，3000x和30000x)获得。亮线是曝露于底部金基板的膜中的刮痕。第二行中的图像(b，b’和b”)在将试样在DMF浴中浸溃5分钟之后，然后利用乙醇对其进行漂洗并利用空气流对其进行干燥以除去未共价连接至金表面的分子而获得。膜仅在利用DMF进行处理之前获得SEM图像的区域中是明显的。本发明的发明人推断，在这些区域中包含膜的分子被仪器的电子束交联，使得它们不溶于DMF中。在a’中不存在的在b’中看到的缺陷显然是在利用DMF处理期间产生的金膜中的撕裂。第三行中的图像(c，c’和c”)根据实施例2中所述的方法，在DMF处理的试样上沉积TANI的膜之后获得。权利要求1.一种固态层组件，包括:-包含苯胺低聚物的薄膜，和-包括质子给予材料或质子接受材料的薄膜，其中所述薄膜以堆叠方式布置。2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述苯胺低聚物是苯胺η聚物，其中η在η=2至η=21的范围内，优选地η=2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或21。3.根据权利要求1至2中任一项所述的组件，其中，所述苯胺低聚物为翠绿亚胺碱(EB)形式或翠绿亚胺盐(ES)形式。4.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述苯胺η聚物是包含苯胺单体的低聚物，其中a)相对于所述苯胺单体的胺基团处于邻位的氢原子，和/或b)相对于所述苯胺单体的胺基团处于间位的氢原子，被另一个原子或原子团，优选卤素原子、烷基基团或烷氧基基团取代，和/或其中c)连接至所述苯胺低聚物的末端氮原子的氢原子中的一个或两者被另一个原子或原子团取代，优选被苯基基团或者被锚固基团取代，通过所述锚固基团可以将或将所述苯胺低聚物共价连接至电极表面，例如金属表面或导电金属氧化物的表面，其中，优选地，所述锚固基团选自二硫代氨基甲酸酯、硫醇、膦酸、羧酸和硅烷醇。5.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，包含所述苯胺低聚物的所述薄膜具有在Inm至500nm,优选Inm至200nm,更优选I至IOOnm范围内的厚度。6.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述苯胺低聚物与不是聚苯胺或不包含聚苯胺的聚合物共混。7.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述苯胺低聚物优选通过所述苯胺低聚物的末端胺基团与所述聚合物的官能团，诸如酸酐基团、环氧化物基团、醛基团和/或羧酸基团之间的共价反应而共价连接至所述聚合物。8.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，包含质子给予材料或质子接受材料的所述薄膜具有在Inm至500nm,优选Inm至200nm,更优选Inm至IOOnm范围内的厚度。9.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述质子给予材料选自在水性介质中的至少一种PKa值在-1至7的范围内，优选在I至5的范围内的包含一个或几个官能团的酸性材料；所述官能团更优选选自:唑基团、膦酸基团、磷酸基团、羧酸基团、酚基团、磺酸基团、磺酰胺基团、和硫酰胺基团；或者所述质子给予材料是所述酸性材料中的至少一种与非酸性材料的共混物；或者所述质子给予材料是所述酸性材料中的至少一种与非酸性材料的层叠组件。10.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述质子接受材料选自在水性介质中的至少一种PKa值在2至10的范围内，优选在4至8的范围内的包含一个或几个官能团的碱性材料；所述官能团更优选选自:唑基团、氨基基团和吡啶基团；或者所述质子接受材料是所述碱性材料中的至少一种与非碱性材料的共混物；或者所述质子接受材料是所述碱性材料中的至少一种与非碱性材料的层叠组件。11.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述质子给予材料或质子接受材料与在水性介质中的PKa值在-1至10的范围外的包含一个或多个官能团的材料结合；所述官能团为诸如醇(-0H)基团、醚(-O-)基团、酯(_C(=0)0_)基团、酰胺(_C(=0)NH_)基团、氨基甲酸酯(-OC(=0)NH-)基团和脲(-NHC(=0)NH-)基团。12.根据权利要求9至11中任一项所述的组件，其中，权利要求9的所述质子给予材料和/或权利要求10的所述质子接受材料和/或权利要求11的所述材料是聚合物或几种聚合物的共混物，并且权利要求9、10或11中任一项的所述官能团形成所述聚合物的骨架或侧链的一部分。13.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述组件另外包括与所述组件相邻的电绝缘衬底。14.一种电动固态装置，包括根据权利要求1至13中任一项所述的组件，其中优选地，所述电动固态装置是场效应晶体管、存储装置或传感器。15.根据权利要求14所述的装置，所述装置是a)场效应晶体管，所述场效应晶体管包括:与所述包含苯胺低聚物的薄膜接触的漏电极和源电极、以及栅电极，所述栅电极与所述包含质子给予材料或质子接受材料的薄膜接触或者位于所述包含苯胺低聚物的薄膜与所述包含质子给予或质子接受材料的薄膜之间的界面处，所述包含苯胺低聚物的薄膜与所述包含质子给予或质子接受材料的薄膜接触并由此形成所述界面，并且，所述场效应晶体管可选地包括与所述栅电极相对地设置并且与所述包含苯胺低聚物的薄膜接触的对电极，或者所述装置是b)存储装置，所述存储装置包括:与所述层组件的一个薄膜接触的顶电极，和与所述层组件的相反薄膜接触的底电极，其中所述一个薄膜是所述包含苯胺低聚物的薄膜并且所述相反薄膜是所述包含质子给予或质子接受材料的薄膜，所述两个薄膜相互接触，或者所述装置是c)传感器装置，所述传感器装置包括:与所述包含苯胺低聚物的薄膜接触的源电极和漏电极，并且其中，所述包含质子给予或质子接受材料的薄膜是包含质子产生酶或质子消耗酶的薄膜，其中所述包含所述质子产生酶或所述质子消耗酶的薄膜与所述包含苯胺低聚物的薄膜接触，或者所述装置是d)传感器装置，所述传感器装置包括:与所述包含苯胺低聚物的薄膜接触的射频天线，并且其中所述包含质子给予或质子接受材料的薄膜是包含质子产生酶或质子消耗酶的薄膜，其中所述包含所述质子产生酶或所述质子消耗酶的薄膜与所述包含苯胺低聚物的薄膜接触。全文摘要本发明涉及一种固态层组件和包括这种组件的固态装置。在一个方面中，这种电动装置是场效应晶体管。在另一个方面中，这种装置是存储装置。在还另一个方面中，所述装置是传感器装置。文档编号H01L51/00GK103187528SQ20121059027公开日2013年7月3日申请日期2012年12月28日优先权日2011年12月28日发明者威廉·福德,高德青,弗洛里安·万·罗赫姆,加布里埃莱·奈尔历斯申请人:索尼公司