[发明专利]有机/无机纳米复合材料及其制备方法和用途及TFT

说明书

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种有机/无机纳米复合材料及其制备方法和用途及一种TFT。

背景技术

TFT（ThinFilmTransistor）是薄膜晶体管的缩写，TFT中的绝缘层材料是影响TFT性能的重要材料之一。目前许多研究发现，TFT的载流子主要在半导体层与绝缘层界面之间2-6个单分子层传输，这表明绝缘层的性能会对半导体层的结构产生直接影响，并进一步影响器件的阈值电压，开关电流比及器件的迁移率等，最终影响TFT的综合性能。

衡量TFT优劣的主要性能参数如迁移率和阈值电压都受绝缘层表面的成膜质量、绝缘层的介电常数以及绝缘层/有源层界面的性质影响。因此选用不同参数的绝缘材料就可能得到不同大小的载流子迁移率和阈值电压。绝缘材料的一个最基本参数要求是要具有较高的介电常数，这是因为较高的介电常数一方面有利于感应出更大的沟道载流子浓度，另一方面还可提高载流子迁移率，从而可降低器件的阈值电压。绝缘材料的另外一个要求是要有较好的绝缘层膜质量及具有尽可能少的缺陷和陷阱。

目前用在TFT中的绝缘层材料主要是无机材料，例如SiO₂、TiO₂或者ZrO₂，这些无机材料不仅具有较高的介电常数，使其能够降低晶体管的阈值电压和漏电流，而且这些材料容易获得，因此被广泛应用在TFTs上。但是，这些材料即使在真空的条件下也需要较高的加工温度，而这就与在柔性基底上制作薄膜晶体管（TFTs）相矛盾，这也导致利用上述材料进行TFT加工的成本相对较高。后来，人们逐渐把焦点转移到聚合物绝缘层材料上。因为他们与柔性基底相容性好，而且能在室温下用旋涂和打印等简单的方式进行加工，大大降低了生产成本。然而，由于聚合物材料的介电常数相对较低，这就使得晶体管的阈值电压比较高，从而影响聚合物材料作为绝缘层在晶体管上的应用。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有机/无机纳米复合材料及其制备方法和用途及一种TFT，旨在解决目前TFT绝缘层材料无法同时实现具有高介电常数性能和降低加工成本的问题。

本发明的技术方案如下：

一种有机/无机纳米复合材料，其中，所述有机/无机纳米复合材料由高介电常数纳米粒子与聚酰亚胺基体复合而成，其中，复合材料中高介电常数纳米粒子的质量分数为5-20%。

所述的有机/无机纳米复合材料，其中，所述高介电常数纳米粒子为纳米TiO₂或纳米ZrO₂，高介电常数纳米粒子的平均粒径为100nm。

所述的有机/无机纳米复合材料，其中所述高介电常数纳米粒子分散到通过溶胶-凝胶技术制备的聚酰亚胺基体中实现复合。

一种如上所述的有机/无机纳米复合材料的制备方法，其中，所述方法为：

A、称取物质的量比为1:1的4，4-二氨基二苯醚和均苯四甲酸二酐，将4，4-二氨基二苯醚全部溶解在N，N′-二甲基乙酰胺溶剂中后，将均苯四甲酸二酐分成多份并逐一加入反应体系中溶解，制成前驱体聚酰胺酸胶体溶液；

B、将高介电常数纳米粒子粉末分多次加入到前驱体聚酰胺酸胶体溶液中充分反应，得到无机纳米聚酰胺酸复合溶液；

C、对无机纳米聚酰胺酸复合溶液形成的薄膜进行热亚胺化处理得到有机/无机纳米复合材料。

所述的有机/无机纳米复合材料的制备方法，其中，所述步骤A中均苯四甲酸二酐分成多份并逐一加入反应体系中溶解，制成前驱体聚酰胺酸胶体溶液具体为：

将均苯四甲酸二酐分成4份逐次加入到反应体系中，每15分钟加一次均苯四甲酸二酐并通过超声波搅拌使其完全溶解，当均苯四甲酸二酐全部加完，反应体系出现爬杆现象时，连续搅拌12h以上，制得前驱体聚酰胺酸胶体溶液。

所述的有机/无机纳米复合材料的制备方法，其中，所述前驱体聚酰胺酸胶体溶液的固含量为9-11%。

所述的有机/无机纳米复合材料的制备方法，其中，所述步骤B具体为：将高介电常数纳米粒子粉末分多次加入到前驱体聚酰胺酸胶体溶液中反应5h，得到黄色粘稠液体，并继续搅拌15min，得到无机纳米聚酰胺酸复合溶液。

所述的有机/无机纳米复合材料的制备方法，其中，所述步骤C具体为：