專利名稱：：雙端開關(guān)裝置及其制造方法雙端開關(guān)裝置及其制造方法相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2007年5月9日提交的名稱為"Two-terminalswitchingdevicesandtheirmethodsoffabrication(雙端開關(guān)裝置及其制造方法)"的在先美國(guó)申請(qǐng)第11/801,735號(hào)的利益,而該第11/801,735號(hào)申請(qǐng)要求2006年11月7日提交的名稱為"Metal-insulator-metal(MIM)devicesandtheirmethodsoffabrication(金屬-絕緣體-金屬(MIM)裝置及其制造方法)"的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第60/857,750號(hào)的利益，為所有目的通過引用將它們的公開內(nèi)容合并至本文中。本申請(qǐng)涉及以下的美國(guó)專利申請(qǐng)，通過整體引用并為所有目的將每個(gè)申請(qǐng)都合并至本文中(1)2003年1月17日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第60/440,709號(hào)；(2)2004年1月16曰提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第10/759,807號(hào)，其在2004年9月16日以美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2004/0179146被公開，名稱為"DisplayEmployingOrganicMaterial(使用有機(jī)材料的顯示器)"，發(fā)明人為BooJorgenLarsNilsson，該申請(qǐng)要求2003年1月17日提交的在先美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第60/440,709號(hào)的利益，并涉及(3)2005年12月8日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第11/298,098號(hào)，其在2006年5月4日以美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2006/0092343被公開，它是美國(guó)專利申請(qǐng)第10/759，807號(hào)的分案申請(qǐng)。發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及雙端開關(guān)裝置(例如薄膜二極管)和它們的制造方法。發(fā)明背景主動(dòng)矩陣顯示器在矩陣顯示器的每個(gè)像素處使用開關(guān)，使得可以獨(dú)立控制通過每個(gè)像素的電壓。主動(dòng)矩陣特別適合于高信息量液晶顯示器(LCD),例如用于多媒體播放器、手機(jī)、監(jiān)視器和電視熒光屏的LCD。通常在每個(gè)像素處需要開關(guān)裝置的其他類型的顯示器包括電泳顯示器(EPD)和旋轉(zhuǎn)元件(rotatingelement)顯示器。電泳顯示器(包括可從例如E-Ink公司和Sipix公司購(gòu)得的顯示器)依賴于懸浮在具有不同顏色的液體中的帶電有色顆粒的平移運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生圖象。旋轉(zhuǎn)元件顯示器利用了光學(xué)上和電學(xué)上各向異性元件(例如具有不均勻電荷分布的雙色擰轉(zhuǎn)^求(bichromalsphere))的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？墒褂脼轱@示器矩陣中的每個(gè)像素提供接通電壓(on-voltage)和關(guān)斷電壓(off-voltage)的開關(guān)裝置來控制電泳顯示器和旋轉(zhuǎn)元件顯示器的像素性能。已被提議用于主動(dòng)矩陣顯示器應(yīng)用的開關(guān)裝置包括各種類型的薄膜晶體管(TFT)和薄膜二極管(TFD)。概述雙端開關(guān)裝置(例如薄膜二極管)在許多方面比TFT有利。首先，TFD的制造比TFT制造消耗更少的資源。TFT中的源極和漏極之間的溝道需要與下方或上方的柵電極嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)以獲得所需的性能。因此，在TFT制造中，昂貴的、精確的圖案化(patterning)是必須的。相反，TFD體系(architecture)不會(huì)對(duì)圖案化過程強(qiáng)加這樣嚴(yán)格的要求。因?yàn)槎O管電流是由兩個(gè)接觸電極的重疊區(qū)域決定的，且此區(qū)域?qū)佑|片(contactstrip)的位置的移動(dòng)不敏感，所以TFD制造過程通常需要較少的精確圖案化。而且，用在TFT中的材料必須滿足比用在二極管中的材料更苛刻的電子性質(zhì)(例如遷移率)。通常，對(duì)于TFT需要高度有序的材料(表現(xiàn)出高載流子遷移率)。這種高度有序的材料的沉積在一些情況下只能通過使用高溫處理才能實(shí)現(xiàn)。在許多情況下，這種要求不允許具有低熔點(diǎn)的聚合物襯底用于顯示器的含TFT背板(backplane)。相反，具有較低載流子遷移率的材料可被用在二極管中，因此，高溫處理在二極管制造中常常是不需要的。在某些實(shí)施方式中，本文中提供的含二極管的背板可被形成在具有低至150°C、甚至IO(TC的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、或熔點(diǎn)、或分解點(diǎn)的襯底上。因此，通過使用二極管，可制造出形成在柔性、甚至可折疊的低熔點(diǎn)聚合物襯底上的背板。這些背板可進(jìn)一步被用在柔性和可折疊的顯示器的制造中。而且，在一些實(shí)施方式中，不需要利用昂貴的光刻工具，例如不需要利用高精確石印術(shù)(以5微米或以更精細(xì)的精確度來界定裝置特征(指的是圖案尺寸以及特征之間的間距))，即可制造TFD的陣列。通常，本文中提供的雙端開關(guān)裝置的特點(diǎn)是高開/關(guān)電流比和高擊穿電壓。這種裝置的幾個(gè)實(shí)施方式和它們的制造方法將4皮描述。在一些實(shí)施方式中，獲得了至少約IOOO、至少約5000且在許多情況下至少約10000的開/關(guān)電流比。重要的是，在一些實(shí)施方式中，這些裝置可在大范圍的驅(qū)動(dòng)電壓工作，例如在至少約l5V的驅(qū)動(dòng)電壓工作。例如，本文提供了對(duì)于至少約15V的驅(qū)動(dòng)電壓范圍，具有至少約10000的開/關(guān)電流比的開關(guān)裝置。本文提供的雙端開關(guān)裝置可被用在許多需要具有高開/關(guān)電流比的開關(guān)的應(yīng)用中。它們特別好地適合于使用相對(duì)大的驅(qū)動(dòng)電壓的應(yīng)用，例如接通電壓和關(guān)斷電壓之間的差異為至少約15V的應(yīng)用。但在其他實(shí)施方式中，所提供的二極管也用于使用較小的電壓范圍的應(yīng)用中。本文提供的雙端開關(guān)裝置可被用作在多種顯示器類型的驅(qū)動(dòng)電路中的開關(guān)。這些顯示器包括主動(dòng)矩陣電泳顯示器、旋轉(zhuǎn)元件顯示器、液晶顯示器等。但是，所提供的雙端開關(guān)裝置的應(yīng)用并不限于主動(dòng)矩陣顯示器應(yīng)用。其他可能的應(yīng)用可包括，例如用于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置、場(chǎng)發(fā)射裝置、電致變色裝置、電致發(fā)光裝置、光檢測(cè)器、生物傳感器等等的開關(guān)。本發(fā)明的一個(gè)方面是關(guān)于雙端開關(guān)裝置。在某些實(shí)施方式中，這種裝置以下述順序包括設(shè)在村底上的第一電極、寬帶半導(dǎo)體材料層和第二電極。第一電極(陰極)包含具有第一功函量的第一種導(dǎo)電材料層。第二電極(陽極)包含具有笫二功函量的笫二種導(dǎo)電材料層。電極材料的選擇使得第二功函量大于第一功函量。在一些實(shí)施方式中，第二功函量比第一功函量大至少約0.6eV,例如大至少約0.8eV。在某些實(shí)施方式中，第二種導(dǎo)電材料包含具有p+型或p十+型傳導(dǎo)性的材料。這種裝置的開關(guān)電流比與陽極和陰極之間的功函差異相關(guān)，如所需要的，較大的功函差異導(dǎo)致較大的開關(guān)電流比。裝置結(jié)構(gòu)的形成使得至少一部分半導(dǎo)體層位于第一種和第二種導(dǎo)電材料之間，但第一種和第二種導(dǎo)電材料彼此不接觸。在一些實(shí)施方式中，在第一電極和半導(dǎo)體層之間和/或在半導(dǎo)體層和第二電極之間可插入額外的層。此外或作為選擇，裝置包括與半導(dǎo)體層相對(duì)的、接觸第一電極的層和/或與半導(dǎo)體層相對(duì)的、接觸第二電極的層。例如，金屬層可任選地^皮設(shè)置在相對(duì)半導(dǎo)體層、緊鄰陽極材料的位置，以改善與陽極的^l妾觸。在一些實(shí)施方式中，寬帶半導(dǎo)體材料含有無機(jī)材料，該寬帶半導(dǎo)體可以是n型半導(dǎo)體。n型半導(dǎo)體中的載流子濃度優(yōu)選小于約1018cm-3,例如小于約1017cm-3。已證明的是，具有n型寬帶半導(dǎo)體和p十型或p+十型陽極材料(例如p摻雜的有機(jī)聚合物或p型無機(jī)氧化物或碌u化物)的裝置表現(xiàn)出非常理想的電性能，例如高開關(guān)電流比和高擊穿電壓。在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體材料，例如像在某些金屬氧化物和斬u屬元素化物中一樣，含有大量的離子鍵。在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層可進(jìn)一步含有有機(jī)材料，例如，它可含有有機(jī)-無機(jī)雜化材料、有機(jī)金屬化合物或金屬與有機(jī)配體的絡(luò)合物。在一些實(shí)施方式中，優(yōu)選地，半導(dǎo)體層完全是無機(jī)的，且不含有機(jī)材料。與有機(jī)半導(dǎo)體材料相比，無機(jī)半導(dǎo)體材料在正常使用期間通常較不傾向于降解。因此，當(dāng)使用無機(jī)半導(dǎo)體層時(shí)可獲得具有增加的使用期限的開關(guān)。但要理解，這種降解可能不是在所有使用含有機(jī)材料的半導(dǎo)體的實(shí)施方式中固有的，且這種材料仍可用在本文提供的開關(guān)裝置中，例如，用在上述輔助次級(jí)層(sub-layer)中。裝置材料優(yōu)選被選擇來滿足多種電子需要，所述材料可被獨(dú)立施用或一起施用。在一些實(shí)施方式中，為了容易地將電子從陰極注入到半導(dǎo)體層，第一種導(dǎo)電材料和寬帶半導(dǎo)體的選擇使得第一種導(dǎo)電材料的Fermi能級(jí)在半導(dǎo)體導(dǎo)帶的最低能級(jí)的約0.3eV(優(yōu)選約0.2eV)的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，第一種導(dǎo)電材料包含具有低功函的材料，例如功函小于約4.5eV的材料。合適的材料包括但不限于選自以下的金屬M(fèi)g、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Cr、Mn、Ta、Al、Ga、In、Nb、Hf、Zn、Zr、Mo、Ni、Cu、Sn和Y。而且，可使用稀土金屬，例如鑭系元素(例如，Sm和Nd)。第一種導(dǎo)電材料可以純金屬形式、或以彼此間形成的合金的形式、或以與不同合金材料(alloyingmaterial)形成的合金的形式包含這些金屬。笫二種導(dǎo)電材料通常被選擇以具有相對(duì)高的功函或Fermi能(例如，至少約4.8eV,更優(yōu)選為至少約5eV),且纟皮摻雜至產(chǎn)生p+型或p十+型導(dǎo)電材料的程度。第二種導(dǎo)電材料中的載流子濃度應(yīng)優(yōu)選為至少約1018^11-3,更優(yōu)選為至少約1019cm-3。在一些實(shí)施方式中，材料的選擇使得寬帶半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶的最低能級(jí)與陽極的p+型或p+十型導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶的最低能級(jí)之間的能障小于約0.3eV。這種能量排布(energyalignment)使得裝置中的正向電流最大化。但是，如果p+十材料中的載流子濃度足夠高(例如，至少約1019cm-3),那么即使具有比0.3eV高得多的能隙也可獲得良好的裝置性能。第二種導(dǎo)電材料可以是有機(jī)的或無機(jī)的。在一些實(shí)施方式中，含有機(jī)材料的陽極是特別優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈兛赏ㄟ^液相沉積技術(shù)，在低溫和空氣中4支輕易地沉積，并且在一些實(shí)施方式中，它們可通過例如印刷而被沉積成圖案形式。合適的有機(jī)材料包括有機(jī)聚合物和低聚物，例如像聚噻吩、聚噻吩并噻吩、聚吡咯、聚苯胺、它們的衍生物和共聚物的聚合物，其中每種導(dǎo)電聚合物可以是4皮取代的或未^皮^^代的?？墒褂枚喾N導(dǎo)致產(chǎn)生p型傳導(dǎo)性的有機(jī)和無機(jī)摻雜劑。在一些實(shí)施方式中，第二種導(dǎo)電材料包含聚(3,4-亞乙基二氧基噻吩)(PEDOT)，且摻雜劑為聚(4-苯乙烯磺酸鹽)(PSS)或二曱亞砜(DMSO)。在一些實(shí)施方式中，笫二種導(dǎo)電材料選自摻雜質(zhì)的PEDOT、聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPY)和聚噻吩并噻吩(PTT)，其中這些聚合物的每一個(gè)都可以是被取代的或未被取代的?？膳c有機(jī)導(dǎo)電材料一起使用的合適的摻雜劑包括磺酸，例如PSS、十二烷基苯磺酸(DBSA)、氟化磺酸(例如NAFION⑧聚合物)和膦酸鹽(phosphonate)。在一些實(shí)施方式中，第二種導(dǎo)電材料包括具有p型傳導(dǎo)性的無機(jī)導(dǎo)體。這種無機(jī)p型導(dǎo)體在本領(lǐng)域是已知的，且包括某些非化學(xué)計(jì)量的氧化物，例如氧化鉬(Mo20^)和氧化鎳，以及某些具有混合價(jià)摻雜劑的無機(jī)氧化物和石克化物，例如摻雜質(zhì)的硫化銅(例如摻雜鋅的硫化鋁銅和摻雜O或Cl的ZnSe)。寬帶半導(dǎo)體層優(yōu)選含有帶隙為至少約2.5eV(更優(yōu)選為至少約3eV)的半導(dǎo)體材料。一些有時(shí)被視為絕緣體的材料，例如氧化鈦、氧化鉭，可被用作寬帶半導(dǎo)體，且屬于所描述的實(shí)施方式的范圍。在一些實(shí)施方式中，使用了n型半導(dǎo)體。如所提及的，半導(dǎo)體可具有大量的離子鍵成分(與共價(jià)鍵或分子鍵相對(duì))。在某些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體材料具有小于約10"cm、例如小于約10"cm,的載流子濃度。合適的半導(dǎo)體的例子包括金屬氧化物、金屬硫化物、其他金屬硫?qū)僭鼗?例如，金屬硒化物和金屬碲化物)和無機(jī)陶瓷納米復(fù)合材料。用于半導(dǎo)體層的合適材料的例子包括MgxOy、CaxOy、SrxOy、BaxOy、TixOy、TaxOy、AlxOy、InxOy、NbxOy、HfxOy、SnxOy、ZnxOy、ZrxOy、CuxOy、YxOy、YxBayO^。SmxSnyOz。在一些實(shí)施方式中，無機(jī)半導(dǎo)體層(例如含有金屬氧化物的層)是通過轉(zhuǎn)換一部分預(yù)先沉積的導(dǎo)電材料(例如通過陽極化金屬)而形成的。當(dāng)笫一種電極材料被沉積時(shí)這種方法特別便層。在其他實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層通過例如使用濺射工藝、熱沉積或化學(xué)浴沉積(chemicalbathd印osition,CBD)而單獨(dú)坤皮沉積。這些實(shí)施方式對(duì)于制造下述裝置可能是特別優(yōu)選的，即所述裝置中的無機(jī)半導(dǎo)體層含有與用在陰極中的金屬不同的金屬的金屬氧化物或硫?qū)僭鼗?。在一些?shí)施方式中，雙端開關(guān)裝置(例如具有上述結(jié)構(gòu)的雙端開關(guān)裝置)被設(shè)置在村底上，該襯底的熔點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或分解溫度小于約150°C。在某些實(shí)施方式中，當(dāng)V。n與V。ff之間的差距大小為至少約15V時(shí)，雙端開關(guān)裝置具有至少約1000的開關(guān)電流比I。n(V。n)/I。ff(V。ff)，例如，開關(guān)電流比為至少約10000。例如，裝置可具有至少約10000的U(V。n)/I。ff(V。ff)比，其中正向偏壓(V。n)為約2V,而反偏壓(V。ff)為約-15V。根據(jù)一些實(shí)施方式，所提供的開關(guān)裝置的擊穿電壓為V。ff電壓的至少約1.5倍。當(dāng)V。f產(chǎn)15V時(shí)，擊穿電壓的大小可能為至少約20V，例如，至少約22.5V。所提供的雙端開關(guān)裝置可被用來，例如在電泳顯示器中或在旋轉(zhuǎn)元件顯示器中，調(diào)節(jié)來自顯示器的像素的光亮。在一些實(shí)施方式中，開關(guān)裝置還可被用在液晶顯示器中。顯示器通常包括多個(gè)像素控制電路(例如，在背板中的像素控制電路陣列)，且根據(jù)一些實(shí)施方式，每個(gè)像素控制電路包含至少一個(gè)雙端開關(guān)裝置。根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種形成雙端開關(guān)裝置的方法。在某些實(shí)施方式中，該方法包括在襯底上形成雙端開關(guān)裝置的第一電極，其中第一電極包含第一種導(dǎo)電材料層；在至少一部分笫一電極上形成寬帶半導(dǎo)體層；和通過形成第二種導(dǎo)電材料層而形成第二電極。第二種材料比笫一種材料具有更高的功函，且具有p+型或p十+型傳導(dǎo)性。半導(dǎo)體層可以為無機(jī)材料，特別是具有大量離子鍵的無機(jī)材料。根據(jù)一些實(shí)施方式，裝置的制造不包括將襯底加熱至高于約IO(TC且在一些實(shí)施方式中高于約150。C或高于約200。C的溫度。在一些實(shí)施方式中，形成第一和第二電極的至少一個(gè)包括沉積液相材料。例如，第二種導(dǎo)電材料(例如有機(jī)聚合物)可使用印刷、分配、浸涂或旋涂(spinon)技術(shù)而被沉積，隨后圖案化，或通過在沉積時(shí)形成圖案?？赏ㄟ^例如陽極化、化學(xué)處理、等離子體處理和熱處理的方法來改變至少一部分下層(例如，第一種導(dǎo)電電極材料層)，形成寬帶半導(dǎo)體。在其他實(shí)施方式中，可利用例如濺射的技術(shù)直接沉積寬帶半導(dǎo)體。還可使用化學(xué)浴沉積來形成寬帶半導(dǎo)體。優(yōu)選地，寬帶半導(dǎo)體包含無機(jī)材料。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，開關(guān)制造包括沉積金屬層、形成金屬氧化物層且隨后在金屬氧化物層上沉積導(dǎo)電有機(jī)聚合物或低聚物層。在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種形成具有減少的漏泄電流的雙端開關(guān)裝置的方法。漏泄電流可通過處理無機(jī)半導(dǎo)體以除去在裝置界面上的至少一些表面陷阱(surfacetrap)而被減少。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，該方法包括形成第一電極；隨后在至少一部分第一電極上形成寬帶無機(jī)半導(dǎo)體層；處理無機(jī)半導(dǎo)體層的暴露表面以除去至少一些表面陷阱；和通過在無機(jī)半導(dǎo)體層的暴露表面上沉積第二種導(dǎo)電材料層而形成笫二電極。無機(jī)半導(dǎo)體的處理可在形成笫二電極之前作為單獨(dú)的操作來進(jìn)行，或者它可與電極形成同時(shí)進(jìn)行。例如，在一些實(shí)施方式中，在形成第二導(dǎo)電層的同時(shí)使用酸性組合物處理無機(jī)半導(dǎo)體。在一些實(shí)施方式中，包含有機(jī)p型導(dǎo)體的酸性組合物被施用至包含金屬氧化物的半導(dǎo)體層的表面。在金屬氧化物表面進(jìn)行少量受控的蝕刻，從而除去促成漏泄電流的表面陷阱。在另一方面，本發(fā)明提供一種形成用于顯示器的背板的方法。該方法包括在襯底(例如柔性襯底)上形成多個(gè)像素控制電路。電路的形成使得每個(gè)像素控制電路包含至少一個(gè)被設(shè)置用來調(diào)節(jié)來自像素的光亮的雙端開關(guān)裝置。該方法可以陣列形式(如用于顯示器背^1的陣列形式)形成多個(gè)電路。所提供的雙端開關(guān)裝置可根據(jù)上述方法來形成。本發(fā)明的這些和其他特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將在以下參考相關(guān)附圖更詳細(xì)地描述。附圖簡(jiǎn)述本發(fā)明通過實(shí)施例來闡釋，但并非限制。圖1A-1C顯示本發(fā)明幾種實(shí)施方式的雙端開關(guān)裝置的能量圖表。圖2是一個(gè)實(shí)施方式的雙端開關(guān)裝置的截面圖。圖3A-3C顯示本文描述的幾種實(shí)施方式的制造雙端開關(guān)裝置的方法的示例性工藝流程圖。圖4是Ta/Ta205-S(30nm)/PEDOT:PSS二極管的I-V特性的圖表。正向偏壓#1定義為施加至PEDOT:PSS的較高電勢(shì)。圖5是具有40nm、30nm和20nm厚的丁3205_5層的Ta/Ta205.s(30nm)/PEDOT:PSS裝置的1/d相對(duì)電壓的圖表(分別為曲線501、503和505)。圖6顯示Ta/Ta205-5(30nm)/PEDOT:PSS裝置(曲線601)和Ta/Ta205—S(30nm)/Au裝置的I-V特性。圖7顯示Ti/TiO2_5(30nm)/PEDOT:PSS裝置(曲線701)和Ti/TiO2—s(60nm)/PEDOT:PSS裝置(曲線703)的I-V特性。圖8顯示Ta/Ta205-S/PANI:膦酸鹽裝置(曲線801)和Ta/Ta205-S/PANI:DBSA裝置(曲線803)的I-V特性。圖9A顯示Ta/Ta205-s/MoOx裝置的I-V特性，其中陽極;帔熱沉積。圖9B顯示Ta/Ta2Os-s(30nin)/MoOx裝置的1/<:2相對(duì)電壓的圖表。圖10顯示Ta/Ta20sVMoOx裝置的I-V特性，其中使用液相法沉積陽極。圖11圖示Ta/Ta205_8/PEDOT:PSS裝置的穩(wěn)定性。正向偏壓中的電流的穩(wěn)定性以曲線1101圖示。反向偏壓中的電流的穩(wěn)定性以曲線1103圖示。圖12是使用根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式制造的主動(dòng)矩陣電泳顯示(AM-EPD)顯示器獲得的棋盤式圖案。優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述本發(fā)明提供了具有高開關(guān)電流比和高擊穿電壓的雙端裝置的幾個(gè)實(shí)施方式。而且，在一些實(shí)施方式中，不需要利用高溫處理即可在具有低熔點(diǎn)、低玻璃化點(diǎn)或低分解溫度(例如低于150。C)的聚合物襯底上形成所提供的裝置。所提供的裝置可^f皮用在，例如，電泳顯示器、旋轉(zhuǎn)元件顯示器和液晶顯示器中的驅(qū)動(dòng)電路中。合適的驅(qū)動(dòng)電路的例子在例如先前通過引用合并至本文的、共有的美國(guó)專利申請(qǐng)第10/759,807號(hào)中有描述。通過當(dāng)?shù)谝徽蚱珘篰皮施加至裝置電極時(shí)允許電流以一個(gè)方向通過，而當(dāng)?shù)诙聪蚱珘篰皮施加至電極時(shí)讓很少的電流以反方向通過，本文中描述的裝置起到開關(guān)作用。例如，當(dāng)正向偏壓被施加至開關(guān)裝置的電極時(shí)，電流在電極之間流動(dòng)，且開關(guān)處于"接通"位置。當(dāng)沒有施加偏壓或施加反向偏壓時(shí)，反向電流是最少的，且開關(guān)處于"斷開，，位置。因此，裝置切換比(switchingratio)被定義為I"V)/l2(V2)，其中h和12是分別在"4秦通，，偏壓Vi和"斷開，，偏壓V2時(shí)測(cè)量的電流值。重要的是，本發(fā)明的各種裝置可在大的偏壓范圍操作。例如，V。n-V。ff的大小對(duì)于單個(gè)裝置可以為至少約10V，例如，至少約15V。甚至更高電壓的應(yīng)用，例如等離子顯示器(約80伏特)和MEM裝置(約100伏特)，可適合使用本發(fā)明的開關(guān)裝置。在一個(gè)特定的例子中，V。n偏壓為約2V,而V。ff偏壓為約-15V。因此，V。n-V。ff的大小為約17V。此時(shí)的切換比被測(cè)定為在2V和在-15V時(shí)的電流的比值。對(duì)于上述偏壓范圍，所提供的裝置可達(dá)到至少約1000，優(yōu)選至少約10000，甚至更優(yōu)選至少約105的切換比。這種特性使得它們特別適合于那些需要相對(duì)大的驅(qū)動(dòng)電壓的應(yīng)用，例如，在電泳顯示器和旋轉(zhuǎn)元件顯示器的背板中、在MEMS裝置、場(chǎng)致發(fā)射裝置、電致變色裝置、電致發(fā)光裝置、光檢測(cè)器、生物傳感器等的驅(qū)動(dòng)電路中。要理解在一些實(shí)施方式中，所提供的裝置也可用在使用較小V皿和V。ff偏壓范圍的應(yīng)用中，例如，V。n-V必的大小可小于10V,例如在一些情況下為約5V(例如在驅(qū)動(dòng)扭曲-向列(drivingtwisted-nematic)液晶顯示器中)。所提供的裝置的另一個(gè)有利特性是它們的高擊穿電壓。在一些實(shí)施方式中，擊穿電壓大小為至少約20V,優(yōu)選為V。ff的大小的1.5倍。擊穿電壓可被定義為裝置被永久損壞導(dǎo)致不能再現(xiàn)的反向電流的電壓。對(duì)于本文，雙端開關(guān)裝置(例如本文提供的一些雙端開關(guān)裝置)的電子特性將參考圖1A-1C中顯示的能量圖表來闡釋。圖1A顯示簡(jiǎn)化的能量圖表，其圖示了某些裝置的電子狀況(electronicaspect)。典型的開關(guān)裝置包括兩個(gè)電極和位于電極之間的寬帶半導(dǎo)體材料層。要注意的是，電極通常包含導(dǎo)電材料，或具有高載流子濃度(通常至少為約10"cm勺的半導(dǎo)體材料(其通常也稱作導(dǎo)體，例如摻雜質(zhì)的有機(jī)導(dǎo)電聚合物)。寬帶半導(dǎo)體材料可包含在某些情況下也可被稱作絕緣材料的材料。例如，當(dāng)金屬-絕緣體-金屬(MIM)二極管被廣義地定義為具有兩層導(dǎo)電材料和位于導(dǎo)體間的絕緣材料層或半導(dǎo)體材料層的裝置時(shí)，在MIM二極管中的中間層屬于所提供的實(shí)施方式的范圍。這種MIM二極管的例子在先前通過應(yīng)用并入本文的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第60/857,750號(hào)中有描述。在圖1A所顯示的實(shí)施方式中，第一電極包含第一種導(dǎo)電材料101層，其特點(diǎn)是具有Fermi能級(jí)Fl和功函WF1。第一種導(dǎo)電材料101接觸寬帶半導(dǎo)體層103,該半導(dǎo)體層的特點(diǎn)是具有最高的價(jià)帶能VB(也稱作HOMO(最高占用分子軌道))和最低導(dǎo)帶能CB(也稱作LUMO(最低未占用分子軌道))。在某些實(shí)施方式中，帶隙(被定義為VB-CB的大小)在約2.5eV和4eV之間，例如在約3eV和3.5eV之間。大的帶隙半導(dǎo)體通常提供對(duì)熱暴露(thermalexposure)和環(huán)境光(ambientlight)相對(duì)穩(wěn)定的裝置。注意，通常被視為絕緣體的某些材料(例如許多金屬氧化物)完全屬于所提供的寬帶半導(dǎo)體材料的范圍內(nèi)。包含具有Fermi能級(jí)F2和第二功函WF2的第二種導(dǎo)電材料105的笫二電極接觸寬帶半導(dǎo)體材料層，而不接觸第一電極。導(dǎo)電材料的選擇使得第二功函大于第一功函。具有較小的功函量的電極通常被稱作陰極，而具有較高功函量的電極被稱作陽極。裝置的開關(guān)切換比受半導(dǎo)體層103的LUMO與第一種導(dǎo)電材料101的Fermi能級(jí)之間的能障厶l,和半導(dǎo)體層103的LUMO與第二種導(dǎo)電材料105的Fermi能級(jí)之間的能障A2等參數(shù)的影響。在小的能障A1的情況下，載流子(空穴或電子)被輕易地注入到半導(dǎo)體層中，導(dǎo)致產(chǎn)生更高的正向電流。在一些實(shí)施方式中，第一種導(dǎo)電材料和寬帶半導(dǎo)體的選擇使得F1非常接近CB，例如A1的大小不超過約0.4eV，更優(yōu)選不超過約0.3eV。相似地，在大的能障A2的情況下，較難實(shí)現(xiàn)將載流子從第二電極注入半導(dǎo)體層中，導(dǎo)致產(chǎn)生較小的反向電流。所以，為了獲得高I。n/I。ff比，裝置材料的選擇應(yīng)優(yōu)選使得A1被最小化，而A2被最大化。因?yàn)檫@些值依賴于電極材料的功函，所以電極功函的差異某種程度上應(yīng)凈皮最大化。在一些實(shí)施方式中，WF2-WF1的大小應(yīng)為至少約0.6eV,優(yōu)選大于0.8eV。在一些實(shí)施方式中，陰極包含功函量小于約4.5eV(優(yōu)選小于約4.2eV)的材料。在一些實(shí)施方式中，陽極包含功函量至少約4.8(優(yōu)選至少約5eV,例如至少約5.2eV)的材料。要理解的是，雖然以上列出的數(shù)值為具有改善性能的裝置的電子性質(zhì)提供了指南(guideline)，但它們不需要被同時(shí)應(yīng)用至一個(gè)裝置。例如，在一些實(shí)施方式中，電極間的功函差異可小于0.8eV，例如，可能使用具有4.5eV功函的陰極材料和具有5.2eV功函的陽極材料。另一個(gè)實(shí)施例是，陰極具有4eV的功函而陽極具有4.6eV的功函。所提供的各種電子特性彼此互補(bǔ)，且可獨(dú)立地或同時(shí)地用在裝置設(shè)計(jì)中。雖然具有上述電子性質(zhì)的材料的選擇對(duì)于構(gòu)建具有所需切換性能的裝置來說是重要的因素，但也需要考慮其他更細(xì)小的因素。這些因素包括Fermi能級(jí)釘扎(pinning)、載流子遷移率和載流子濃度，栽流子性質(zhì)在半導(dǎo)體材料中尤其重要。Fermi能級(jí)釘扎發(fā)生在導(dǎo)電材料和半導(dǎo)體材料間的某些界面處，可能在兩種無機(jī)材料之間的界面處尤其明顯。它通常是由在此界面處的表面陷阱導(dǎo)致的。Fermi能級(jí)釘扎顯現(xiàn)為Fermi能級(jí)偏移，通常導(dǎo)致界面處的能障的降低。例如，參考圖1，F(xiàn)ermi能級(jí)釘扎可有效地升高界面處的F2能級(jí)，從而不合需要地降低A2值，因而導(dǎo)致產(chǎn)生可能更高的反向電流。在許多實(shí)施方式中，通過使用有機(jī)/無機(jī)界面，可減少Fermin能級(jí)釘扎。在一些實(shí)施方式中，寬帶半導(dǎo)體層包含有機(jī)材料，而陽極主要是無機(jī)的。但是，雖然這種結(jié)構(gòu)將減小釘扎效應(yīng)，但在一些應(yīng)用中，在半導(dǎo)體層中使用有機(jī)材料可能是不合需要的，因?yàn)橛袡C(jī)材料在裝置的使用期間容易降解。相反，當(dāng)有機(jī)材料用作陽極的一部分時(shí)，裝置明顯較不傾向于降解。因此，根據(jù)本文提供的一個(gè)實(shí)施方式，寬帶半導(dǎo)體層包含無機(jī)材料，而陽極包含有機(jī)材料(例如導(dǎo)電聚合物)。如在以下提供的實(shí)施例中所證明的，某些p型有機(jī)導(dǎo)體在其溶液相時(shí)的pH<7;即，它們是酸性的。例如，含有部分質(zhì)子化的酸性基團(tuán)的材料(例如磺酸鹽、磷酸鹽和羧酸鹽)被用作p型導(dǎo)體。在基于無機(jī)金屬氧化物的半導(dǎo)體層的頂部處理這種材料不僅形成有效的陽極層，而且提供表面自清潔(self-surfacecleaning),表面自清潔減少或消除了在沒有這種處理的情況下制造的裝置中觀察到的表面缺陷。在一些實(shí)施方式中，在形成陽極層之前，半導(dǎo)體層可經(jīng)受單獨(dú)處理，以減少或消除表面缺陷。這種處理的例子包括02、等離子體預(yù)處理、酸性預(yù)處理、用活性物質(zhì)處理(例如將部分制造的裝置與H2S—起加熱)。在一些實(shí)施方式中，具有小于約1017cm、例如小于約1016cm-3)的載流子濃度的n型寬帶半導(dǎo)體是優(yōu)選的。而且，在一些實(shí)施方式中，為了防止在缺陷位置處的漏泄電流，半導(dǎo)體層中的載流子的遷移率凈皮選擇為小于約1cm2/Vsec，優(yōu)選小于約0.1cm2/Vsec。而且，在一些實(shí)施方式中，優(yōu)選使用具有大量離子鍵(而不是共價(jià)鍵或分子鍵)的無機(jī)半導(dǎo)體材料。因此，在一些實(shí)施方式中，可使用金屬(例如，II族金屬和m族金屬、過渡金屬或稀土金屬)與vi族元素的化合物，例如金屬氧化物和金屬硫?qū)僭鼗?。在一些?shí)施方式中，反向電流的減少以及表面捕獲和Fermi能級(jí)釘扎的減少可通過使用在n型寬帶半導(dǎo)體和p+型或p+十型陽極材津十之間的界面來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)裝置中的主要載流子是電子，且特別是當(dāng)寬帶半導(dǎo)體層包含n型材料時(shí)，使用口+型或口++型陽極可顯著減少可利用的電子的數(shù)目，從而減少反向電流。而且，這種界面將為電子提供更少的表面陷阱。本文描述的p+或卩++材料通?？删哂写笥诩s1018cm-3的空穴濃度，且在某些情況下，具有大于約10"cm-3的空穴濃度。這種裝置的能量圖表被圖示在圖1B中。陰極107的Fermi能級(jí)Fl，和寬帶半導(dǎo)體109能級(jí)VB和CB不改變，而陽極111現(xiàn)具有能量帶隙，特點(diǎn)是具有最高的價(jià)帶VB2和最低的導(dǎo)帶CB2。雖然帶隙CB2-VB2可有很大變化(寬帶材料和窄帶材料都是合適的)，但在一些實(shí)施方式中，優(yōu)選CB2的能量比CB高。而且，為了實(shí)現(xiàn)從半導(dǎo)體層到陽極的更容易的電子流動(dòng)，優(yōu)選在半導(dǎo)體層的導(dǎo)帶的最低能級(jí)CB與陽極材料的導(dǎo)帶的最低能級(jí)CB2之間具有相對(duì)小的能障A3。在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體材料和陽極材料的選擇使得A3小于約0.3eV。陽極材料中的大濃度的空穴對(duì)于獲得高正向電流也是合乎需要的。在一些實(shí)施方式中，優(yōu)選具有至少約109cn^的空穴濃度。關(guān)于圖1A中顯示的能量圖表所描述的電子需求，也適用于圖1B中所示的具有帶p+或p+十傳導(dǎo)性的陽極的裝置。例如，在圖1B中所示的能量圖表中，A4(VB2與CB之間的差異)與Al之間的差異大約相應(yīng)于陽極和陰極的功函之間的差異，且優(yōu)選4皮選擇為至少約0.6eV,例如，至少約0.8eV。具有p+型或口++型傳導(dǎo)性的有機(jī)材料和無機(jī)材料都可被用在陽極中。在一些實(shí)施方式中，優(yōu)選使用含有機(jī)材料的陽極材料，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀准庸ず统练e。具有p+摻雜水平(dopinglevel)和p十+摻雜水平的有機(jī)材料包括摻雜質(zhì)的有機(jī)共軛聚合物和低聚物，例如PEDOT、PANI、PPY、PTT等等。具有p+摻雜水平和卩++摻雜水平的無機(jī)材料包括某些摻雜質(zhì)的氧化物和硫化物，例如氧化鉬、氧化鎳、硫化鋁銅等等。在某些實(shí)施方式中，陽極材料可用納米顆粒浸漬，例如，可使用用金屬納米顆粒(例如銀納米顆粒)浸漬的有機(jī)聚合材料。任選地，p+或p+十陽極材料111可以和與半導(dǎo)體層109相對(duì)的導(dǎo)體層(例如金屬112)接觸。在一些實(shí)施方式中，高度導(dǎo)電的金屬(例如Au、Ag、Cu、Al等)可^皮用在層112中，以改善裝置接觸(devicecontacts)。在其他實(shí)施方式中，口+或卩++材料可能有足夠的傳導(dǎo)性，而不需要金屬層112。根據(jù)不同的實(shí)施方式，陰極可包括n十+摻雜的半導(dǎo)體材料，而陽極可包含？++摻雜的材料。11++層中的載流子濃度優(yōu)選為至少約1018cm-3。這種p-i-n裝置的能級(jí)圖顯示在圖1C中。n十+陰極113具有帶隙，其特點(diǎn)是具有在價(jià)帶中的最高的能級(jí)VB1和在導(dǎo)帶中的最低能級(jí)CB1。寬帶半導(dǎo)體115能級(jí)和p十+陽極117能級(jí)與圖1B中所示的相似。金屬層119和121可任選地存在于分別鄰近陰極113和陽極121的位置。這些層通常與半導(dǎo)體層115相對(duì)。但要理解，在一些實(shí)施方式中可能不需要這些層。以上關(guān)于圖1A和1B中所示的能量圖表所述的能量方面的考慮，同樣適用于圖1C中所示的裝置。要理解的是，本文描述的裝置可包括額外的層，以補(bǔ)充(supplement)上述三層結(jié)構(gòu)。例如，兩個(gè)電極以及寬帶半導(dǎo)體層可包括額外的次級(jí)層，該次級(jí)層可幫助調(diào)整裝置的電子性質(zhì)。例如，有機(jī)半導(dǎo)體的輔助層可位于電極之間，例如，如在之前通過引用并入本文中的共有的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第60/857,750號(hào)所描述的情況。雙媒矛^潛一々根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的雙端開關(guān)二極管的例子顯示在圖2中。在此實(shí)施方式中，開關(guān)二極管是三層裝置，其中寬帶半導(dǎo)體層位于兩層導(dǎo)電材料之間。要理解的是，在其他實(shí)施方式中，開關(guān)裝置可包括額外的層，或者三個(gè)層的任何一個(gè)可包含兩個(gè)或更多的次級(jí)層而形成疊層。圖中提供了示例性二極管結(jié)構(gòu)的截面圖。二極管201位于襯底203上且包括第一電極層205、寬帶半導(dǎo)體層207和第二電極層209。電接觸器211將電極205和209連接至地址線、顯示元件、像素控制電路的其他元件等。在某些實(shí)施方式中，上方電極被直接連接至顯示元件(例如電泳顯示^f象素)。在一個(gè)實(shí)施方式中，具有較低功函的電極(通常是陰極，其中電流主要由電子負(fù)載)被顯示為層205,且被直接形成在襯底203上。較高功函電極(通常是陽極)^t顯示為層209，且被形成在寬帶半導(dǎo)體層207上。這種結(jié)構(gòu)由于相對(duì)簡(jiǎn)單的制造過程而具有多種優(yōu)點(diǎn)。具體地，在陰極含有金屬而陽極含有有機(jī)材料的那些實(shí)施方式中，通常有利的是在襯底上形成金屬陰極層、使金屬層圖案化、隨后在陰極的頂部形成半導(dǎo)體層(進(jìn)行或不進(jìn)行圖案化(例如，通過將陰極金屬的頂部轉(zhuǎn)化成半導(dǎo)體))和最后使用液相加工(例如印刷)沉積有機(jī)陽極材料。在裝置制造的最后階段(例如，在無機(jī)層已經(jīng)被沉積后)形成含有機(jī)材料的層，以防止在其他材料的沉積期間有機(jī)材料的無意中的降解，通常是合乎需要的。這種裝置可在低溫下處理，使得柔性的塑料襯底可被用作203。在另一實(shí)施方式中，較高功函電極可被直接形成在襯底上，其后形成半導(dǎo)體層，接著形成較低功函電極。在此實(shí)施方式中，位于襯底203上的層205將包含陽極材料(例如，具有p十+級(jí)摻雜的高功函有機(jī)或無機(jī)材料)，而頂部電極209將包含陰極材料(例如低功函金屬或具有n十+級(jí)摻雜的材料)。在一個(gè)實(shí)施方式中，溶液處理(solutionprocessing)或其他液相處理可被用于陰極沉積。例如，使用液相處理可沉積具有約9(TC至230。C的熔化溫度的某些銦合金。在另一個(gè)實(shí)施例中，使用溶膠-凝膠過程沉積ZnO陰極。這種結(jié)構(gòu)可被實(shí)現(xiàn)，特別是在陽極不包含可容易降解的有機(jī)材料的那些實(shí)施方式中可被實(shí)現(xiàn)。本文描述的裝置可以各種尺寸被制造。例如，制備了具有約100平方微米和更大的表面積的開關(guān)二極管，且發(fā)現(xiàn)它們適用于主動(dòng)矩陣顯示應(yīng)用中。另外，測(cè)試了10x40p、150x150^和1000x1000ili的裝置。所提供的裝置的I-V特性不因尺寸縮放而顯著改變，且對(duì)于不同尺寸的裝置獲得了恒定的1。n/I。ff比。當(dāng)如在之前通過引用合并至本文中的共有的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第60/857,750號(hào)所描述的那樣制造橫向(lateral)MIM裝置時(shí)，可進(jìn)一步使裝置面積最小化。襯底襯底203通常是由絕緣材料制成，絕緣材料不會(huì)使(例如，以開關(guān)裝置矩陣形式)位于這種襯底上的多個(gè)開關(guān)裝置短路。在某些實(shí)施方式中，襯底可包括導(dǎo)電材料(例如，金屬)，但在這種情況下，通常使用保護(hù)性絕緣涂層以防止開關(guān)的短路。合適的襯底材料包括玻璃、晶片、聚合材料(例如，塑料)和不銹鋼箔。例如，可使用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)。襯底可以是剛性的或柔性的。在某些實(shí)施方式中，襯底的熔點(diǎn)、玻璃化點(diǎn)或分解點(diǎn)小于約300°C,或小于約150°C，甚至小于約IO(TC,這是可能的，因?yàn)楸景l(fā)明的一些實(shí)施方式的開關(guān)制造不包括暴露于高于300。C或150°C，甚至100。C的溫度。第一電極笫一電極(通常是陰極)通常包含具有相對(duì)低功函的材料。在一些實(shí)施方式中，陰極是裝置結(jié)構(gòu)的"底部"電極，且最接近襯底。如前所述，在另一個(gè)實(shí)施方式中，它可以為"頂部"電極，而陽極可位于村底上。笫一電極通常包含金屬或金屬合金。可使用許多具有相對(duì)低功函的金屬。例如，可使用選自Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Ta、Al、In、Nb、Hf、Zn、Zr、Cu、Sn、V、Cr、Mn、Ga、Mo、Ni和Y的金屬。在一些實(shí)施方式中，可使用稀土金屬，例如Nd和Sm。陰極金屬可以純金屬(例如，約95%純的)形式或以合金形式#皮使用。可使用這些金屬彼此之間形成的合金(例如TaAl、TiAl、TiTa和MoAl)或這些金屬與其他金屬形成的合金(例如TaW)和這些金屬與非金屬合金材料形成的合金。合金可被形成，例如來調(diào)整陰極的功函或來增加陰極的穩(wěn)定性。在一些實(shí)施方式中，使用了具有稀土金屬(例如具有Nd、Sm)的合金，例如TaNd合金等。在一些實(shí)施方式中，合金材料包括V和/或Nb。在一些實(shí)施方式中，可使用多金屬合金，例如包括三種或更多種金屬的合金。在一些實(shí)施方式中，使用了可陽極化的耐腐蝕合金，例如TiTa、MoAl、TaW和MoAl。在一些實(shí)施方式中，具有特別低功函的活性金屬，例如堿土金屬(Mg、Ca、Sr和Ba),可能需要特殊的包裹，以保護(hù)所形成的裝置不受空氣濕度影響。在一些實(shí)施方式中，特別優(yōu)選使用具有小于約4.5(例如，小于約4.2)的功函的材料。金屬及其合金可通過多種方法來沉積，包括熱蒸發(fā)、濺射、電沉積、無電沉積等。在一些實(shí)施方式中，金屬:f支沉積在襯底上，而不需要將襯底的溫度升至高于約100°C，例如高于約150。C。為便于制造，使用可被氧化或以其他方式被改變以在原位產(chǎn)生半導(dǎo)體層的金屬可能是合乎需要的。如果遵循上述電子方面的考慮因素，那么除金屬及其合金外，其他材料(例如導(dǎo)電金屬氧化物、碳的某些導(dǎo)電形式、某些摻雜質(zhì)的半導(dǎo)體)也可^^皮用作陰極的一部分。在那些制造n++/n型/p十+裝置的實(shí)施方式中，陰極包含具有n++型傳導(dǎo)性的半導(dǎo)體材料。優(yōu)選地，這種材料具有大量的離子4定(而非共價(jià)鍵)。這種材料的例子包括某些導(dǎo)電金屬氧化物，例如ZnxOy。金屬氧化物可例如通過濺射或通過金屬層的氧化(例如，通過陽極化、化學(xué)氧化、等離子體輔助的氧化等)而被沉積。一些氧化物可使用液相技術(shù)(例如使用溶膠-凝膠加工)而凈皮沉積。雖然對(duì)于本發(fā)明不是關(guān)鍵的，但第一電極的厚度可影響某些應(yīng)用或某些制造程序。在某些實(shí)施方式中，第一電極的厚度在約0.1至10微米之間，或在約0,2至2微米之間。半導(dǎo)體層在一些實(shí)施方式中，寬帶半導(dǎo)體層包含無機(jī)材料。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體層完全是無機(jī)的且不含任何有機(jī)材料。在其他實(shí)施例中，它可含有有機(jī)金屬材料、有機(jī)-無機(jī)雜化材料、具有有機(jī)配體的金屬絡(luò)合物等。半導(dǎo)體層可以是未摻雜的或n摻雜的。n型半導(dǎo)體通常用在本文所述的M/n型/p十+開關(guān)裝置和n++/n型/p十+開關(guān)裝置中。合適的半導(dǎo)體的例子包括化學(xué)計(jì)量的和非化學(xué)計(jì)量的金屬氧化物、金屬氮化物和金屬硫?qū)僭鼗?例如，金屬好u化物、金屬碲化物和金屬硒化物)，它們可以例如多晶形式或非晶形形式被使用。例如，可使用Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Ta、Al、In、Nb、Hf、Sn、Zn、Zr、Cu、Fe、Ni、Mn、Cr、Au、Ag、Co和Y金屬的氧化物、氮化物或^5危屬元素化物。半導(dǎo)體層還可包括鑭系元素金屬(例如Nd和Sm)的氧化物、氮化物和硫?qū)僭鼗?。在一些?shí)施方式中，無機(jī)半導(dǎo)體材料是選自MgxOy、CaxOy、SrxOy、BaxOy、TixOy、TaxOy、AlxOy、InxOy、NbxOy、HfxOy、SnxOy、ZnxOy、ZrxOy、CuxOy、YxOrYxBayOz和SnixSnyOz的金屬氧化物。在一些實(shí)施方式中，混合的氧化物或無機(jī)納米復(fù)合材料被用在寬帶半導(dǎo)體層中。在一些實(shí)施方式中，可使用氧化物、氮化物和硫?qū)僭鼗锉舜说幕蚺c其他材料的摻和物和復(fù)合材料。在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層包括摻雜質(zhì)的絕緣材料或半導(dǎo)體材料。摻雜劑可包括少量具有不同于基體材料(bulkmaterial)中的電子數(shù)目的價(jià)電子數(shù)目的材料，例如通常用在半導(dǎo)體工業(yè)中的材料。也可使用復(fù)合材料氧化物(其中在復(fù)合材料中的其中一種氧化物用作摻雜劑)。在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層中的載流子濃度低于約1017cm-3。例如，可通過像濺射、化學(xué)氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)等沉積技術(shù)或通過將第一電極的頂部轉(zhuǎn)化成氧化物或硫?qū)僭鼗?，可形成寬帶半?dǎo)體層。轉(zhuǎn)化技術(shù)在共有的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第60/857,750號(hào)(之前通過引用合并至本文中)中有詳細(xì)描述。在一些實(shí)施方式中，優(yōu)選地，半導(dǎo)體材料具有大量的離子4建(例如，在金屬氧化物中)。寬帶半導(dǎo)體層的厚度是可能影響開關(guān)裝置的電性能的重要參數(shù)。通常在用于顯示器應(yīng)用的二極管中，半導(dǎo)體層為約15至約500nm厚。例如，制造和使用了具有20-200nm的半導(dǎo)體層厚度的二極管。當(dāng)然，實(shí)際的厚度部分地取決于:f皮用作寬帶半導(dǎo)體的材料的類型。要注意，對(duì)于一些實(shí)施方式，具有大于500nm厚度的半導(dǎo)體層的較大二極管可能是合乎需要的。在某些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層的無機(jī)材料可混合有有機(jī)絕緣體或半導(dǎo)體，以形成復(fù)合材料。在其他實(shí)施方式中，有機(jī)半導(dǎo)體材料的獨(dú)特層可任選地被添加至開關(guān)的三層結(jié)構(gòu)，例如在美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?bào)?0/857,750號(hào)(之前通過引用并入本文中)中描述的層。例如，含有聚(3-己基噻吩)(P3HT)、聚(2-甲氧基,5-(2'-乙基己氧基)-l,4-亞苯基亞乙烯基)(MEH-PPV)或在有機(jī)電子裝置領(lǐng)域已知的具有載流子運(yùn)輸性質(zhì)的有才幾分子(4列i口，在ZhigangLi禾口HongMenged,"OrganicLight-EmittingMaterialsandDevices(有機(jī)發(fā)光材料和裝置)"，Taylor和FrancisAug,2006中描述的材料)的層可作為額外的次級(jí)層被包括在裝置結(jié)構(gòu)中。在特定的實(shí)施方式中，半導(dǎo)體是具有高水平離子鍵的無機(jī)材料。它將具有相對(duì)低的遷移率(例如，不高于約lcmVvsec)、相對(duì)低的載流子濃度(例如，不高于約1017cm-"和相對(duì)大的帶隙(例如，在約2.5至4eV之間)。它將是通常提供相對(duì)少的表面陷阱的材料。氧化鉭、氧化鈦和氧化鋅是用于此實(shí)施方式的合適半導(dǎo)體的例子。在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層在笫二導(dǎo)電層的沉積之前或同時(shí)，被處理以除去表面缺陷。這種表面缺陷的去除通常增加陽極和半導(dǎo)體層之間的能障，并導(dǎo)致較低的漏泄電流。在一些實(shí)施方式中，無機(jī)半導(dǎo)體(例如金屬氧化物)的暴露表面被用02等離子體處理、用在空氣中的或受控環(huán)境下的適當(dāng)?shù)臒嵬嘶鹛幚?、或用酸性溶液或漿液處理，以除去表面缺陷。在其他的實(shí)施方式中，表面處理與陽極材料的沉積同時(shí)發(fā)生。例如，在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電陽極材料可能本來就是酸性的。例如，導(dǎo)電有機(jī)材料可被摻雜有酸性磺酸鹽摻雜劑，例如被摻雜有部分質(zhì)子化形式的聚(苯乙烯磺酸鹽)PSS。這種酸性材料，當(dāng)被沉積在基于金屬氧化物的半導(dǎo)體的頂部時(shí)，將導(dǎo)致受控量的氧化物表面蝕刻，導(dǎo)致產(chǎn)生改善的表面質(zhì)量和半導(dǎo)體層/陽極界面上的較少的缺陷。在一些實(shí)施方式中，受控量的酸性試劑可在陽極導(dǎo)電層沉積期間被添加。在一些實(shí)施方式中，無機(jī)半導(dǎo)體(例如，金屬氧化物)的表面在導(dǎo)電陽極材料的沉積之前或同時(shí)，與具有pH小于約7(例如pH小于約5，且在一些實(shí)施方式中小于約4)的組合物4妾觸。第二電極第二電極(通常為陽極)包括優(yōu)選含有以下導(dǎo)電材料的層，所述導(dǎo)電材料具有相對(duì)高的功函(例如，至少約4.8,或至少約5)和p+型或p+十型傳導(dǎo)性。在某些實(shí)施方式中，這種材料的特點(diǎn)是具有至少約1018cm^的載流子濃度。在一些實(shí)施方式中，第二電極含有摻雜質(zhì)的或未摻雜質(zhì)的有機(jī)導(dǎo)電材料，例如導(dǎo)電聚合物和低聚物。可使用導(dǎo)電的、取代的或未取代的聚噻吩(PT)，例如聚(3,4-亞乙基二氧基噻吩)(PEDOT)、聚吡咯(PPY)、聚苯胺(PANI)、聚噻吩并噻吩(PTT)和它們的共聚物?？墒褂眠@些聚合物的多種衍生物。在一些實(shí)施方式中，中性的共軛PF、PPV和PT，與導(dǎo)電的聚噻吩(摻雜質(zhì)的聚噻吩)、聚苯胺和聚吡咯的摻合物可被用在笫二電極中。這種摻合物的例子在2005年7月14日公開的美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2005/0154119號(hào)中有描述，其發(fā)明人為Robeson等，為所有目的通過引用以其完整形式合并至本文中。有機(jī)導(dǎo)電材料通常包括摻雜劑，摻雜劑增加它們的傳導(dǎo)性。這些摻雜劑可以是有機(jī)的或無機(jī)的。優(yōu)選的有機(jī)摻雜劑包括帶電的聚合物，例如磺酸鹽和它們質(zhì)子化的形式(例如，PSS、DBSA、NAFION)。通常使用的導(dǎo)電聚合物包括PEDOT:PSS組合和PANI:PSS組合。PEDOT:PSS材料和PAM:PSS材料可從H.C.Starck,GmbH(Leverkusen，Germany)購(gòu)得。其他合適的摻雜劑包括某些金屬氧化物(例如，Ti02)、二曱亞砜(DMSO)和炭黑，它們通常以例如PPY:Ti02組合、PPY:炭黑組合和PEDOT:DMSO組合的形式祐:使用。對(duì)于給定的摻雜劑材料，導(dǎo)電聚合物鏈上的載流子密度可使用液體添加劑(例如乙醇或乙二醇)來調(diào)節(jié)。有利地，有機(jī)分子的功函可通過改變摻雜劑的性質(zhì)和濃度來調(diào)節(jié)。例如，基于PEDOT、PANI和PYY的導(dǎo)電聚合物可使用與以下專利文獻(xiàn)中描述的方法類似的方法來調(diào)節(jié)2005年10月13日公開的美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2005/0224788號(hào)(發(fā)明人為Hsu等)；2005年10月13日公開的美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2005/0227081號(hào)(發(fā)明人為Hsu等)和2005年9月29日公開的WO申請(qǐng)公開第2005/090434號(hào)(發(fā)明人為Hsu等)，通過引用將所有申請(qǐng)合并至本文。這種膜的功函在一些實(shí)施方式中可以高達(dá)約5.2-5.8eV。在一些實(shí)施方式中，有機(jī)聚合物(例如PTT)以具有膠體形成(colloid-foraiing)聚合物酸的水分散體的形式被提供。例如，聚(噻吩并[3,4-b]噻吩)和部分氟化的離子交換聚合物的水分散體，可^f皮用來形成陽極導(dǎo)電層。這種材料在2006年4月13日公開的美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2006/0076557號(hào)(發(fā)明人為Waller等)中有詳細(xì)描述，為所有目的，通過引用將該申請(qǐng)以其完整形式并入本文。在一些實(shí)施方式中，這些組合物的pH可按需要調(diào)節(jié)，例如通過與中性聚合物摻合來調(diào)節(jié)，所述中性聚合物例如聚(甲基丙烯酸曱酯)PMMA或聚(乙烯醇)PVA。在一些實(shí)施方式中，弱酸性的組合物(例如pH為約3至約7)對(duì)于金屬氧化物半導(dǎo)體層的表面清潔是優(yōu)選的。而且，在一些實(shí)施方式中，取代的或未取代的聚芴、聚(3-己基噻吩)、聚萘、聚(對(duì)亞苯基亞乙烯基)(poly(para-penylenevinylene)s)、聚(對(duì)亞苯基)和它們的衍生物或共聚物可被摻雜至滿足陽極導(dǎo)電的電子需要的水平。根據(jù)一些實(shí)施方式，用于第二電極層的材料在極性溶劑或非極性溶劑中是可溶的。極性或非極性有機(jī)溶劑，例如醇類(例如，曱醇)、丙酮或烴溶劑，可使用液相加工而被用來遞送(deliver)上述材料?？扇苡谒蚩扇苡谟袡C(jī)/水溶液中的材料，例如水性醇類，也可^皮用在一些實(shí)施方式中。在一些實(shí)施方式中，這種液體介質(zhì)可^皮用來通過液相加工而形成含有機(jī)材料的第二電極。在一些實(shí)施方式中，可在液相加工中制備并施用在多種液體介質(zhì)中的導(dǎo)電聚合物的分散體和膠體(例如水分散體)。有機(jī)材料通常是優(yōu)選的陽極材料，因?yàn)樗鼈兙哂邢鄬?duì)高的功函和減小的Fermi能級(jí)釘扎效應(yīng)。而且，有機(jī)材料的沉積通常不需要昂貴和費(fèi)力的加工。例如，在一些實(shí)施方式中，有機(jī)材料可以圖案形式;f皮沉積(例如通過印刷)而不需要獨(dú)立的圖案化操作。但要理解，在一些實(shí)施方式中，可使用具有p型傳導(dǎo)性和高載流子濃度(p+和p十+)的無機(jī)材料。優(yōu)選地，使用具有高程度離子鍵(而不是共價(jià)鍵)的無機(jī)材料。這些材料包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的某些p摻雜的金屬氧化物材料和金屬硫化物材料。例如，可使用摻雜鋅的硫化鋁銅(例如CuxAlyZnzSw)或摻雜質(zhì)的硒化銅(例如CuxInyGazSew)。p型無機(jī)材料的另外的例子包括某些金屬氧化物和金屬硫化物，例如基于氧化鉬和氧化鎳的材料，例如非化學(xué)計(jì)量的Mo203-S、NixOy、ZnO^Sx、Cu20和CuO。雖然在一些實(shí)施方式中，具有共價(jià)鍵的高度摻雜質(zhì)的半導(dǎo)體(例如p+十硅和p十+鍺)可被用作陽極材料，但在許多實(shí)施方式中，它們的使用是不合需要的(因?yàn)樗鼈兗庸さ碾y度，例如需要圖案化和高溫處理)。類似于第一電極的厚度，第二電極的厚度不是至關(guān)重要的，且可以為幾百埃至幾百微米，或者更厚。對(duì)于某些應(yīng)用，第二電極的厚度為約0.03至IO微米，或約0.1至1微米。歡4^矛^潛y々^賴遽才法如所提及的，許多方法可^f皮用來形成雙端開關(guān)裝置。在一些實(shí)施方式中，使用液相加工以形成裝置的至少一層是有利的。具體地，通過此方法形成頂部電極是特別有利的。因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，含有有機(jī)材料的陽極層可利用液相加工(例如印刷)而被沉積。例被圖示在圖3A中。此實(shí)施例涉及一種開關(guān)裝置，其具有位于村底上的陰極層、位于陰極上的寬帶半導(dǎo)體層和位于結(jié)構(gòu)頂部的陽極層。參考圖3A，在第一操作301中，第一種導(dǎo)電材料層被沉積在襯底上。可使用許多沉積方法。這些方法包括PVD法(例如濺射和蒸發(fā)(包括熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)等等))、熱沉積、CVD法、等離子體增強(qiáng)的CVD法(PECVD)和光-有機(jī)沉積法(PODM),所有這些對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是熟知的。在所選的實(shí)施方式中，適當(dāng)時(shí)可使用電鍍法和無電沉積法。在其他實(shí)施方式中，可使用印刷。例如，多種金屬(例如Ti、Ta、Al等)可被熱沉積；某些金屬(例如Cu、Cr或Ni)可被電鍍或無電沉積；但一些金屬可被印刷在襯底上，隨后經(jīng)受熱后處理。其他材料(例如n十+導(dǎo)電氧化物)可通過液相加工法或通過濺射而被沉積。在一些實(shí)施方式中，笫一種導(dǎo)電材料的沉積不需要將襯底加熱至高于約300°C、150。C或IO(TC的溫度即可進(jìn)行。例如，可進(jìn)行濺射或蒸發(fā)，同時(shí)將襯底維持在小于約100。C的溫度。如果需要，使用常規(guī)的圖案化方法(例如石印術(shù))使被沉積在襯底上的導(dǎo)電層圖案化，且在其后的操作303中，寬帶半導(dǎo)體層^皮形成在第一導(dǎo)電層的至少一部分之上?？墒褂脦追N方法來形成寬帶半導(dǎo)體層。在一些實(shí)施方式中，通過例如化學(xué)處理、等離子體處理或電化學(xué)處理來改變第一電極的一部分。根據(jù)一些實(shí)施方式，笫一電極金屬層的上部可被陽極化以形成金屬氧化物。這些方法在共有的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第60/857,750號(hào)(之前通過引用被合并至本文)中有詳細(xì)描述。使用部分下層陰極的轉(zhuǎn)化來形成寬帶半導(dǎo)體層通常是有利的，因?yàn)榘雽?dǎo)體可保形地(conformally)形成在陰極的表面，因而可不需要半導(dǎo)體材料的額外的圖案化步驟。或者，半導(dǎo)體材料可通過PVD法、CVD法和PECVD法而被沉積。它隨后可被圖案化，以留在各個(gè)裝置中。在其他實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層可保持未被圖案化，且可橫跨幾個(gè)裝置。在其中一個(gè)PVD實(shí)施方式中，通過濺射來沉積金屬氧化物。在賊射期間，金屬?gòu)暮饘侔袠?biāo)濺出，在PVD加工室中與含氧氣體反應(yīng)，并被沉積在含有暴露的陰極材料的襯底上?；蛘撸雽?dǎo)體化合物(例如金屬氧化物)可被濺射，而不需要從靶標(biāo)到襯底的顯著形式改變(substantialmodificationform)。這種沉積方法有利地使得可以沉積多種金屬氧化物，例如與包含在暴露的陰極材料中的金屬不同的金屬的氧化物。例如，氧化鉭膜可被濺射沉積在含Mg的陰極上。在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體材料的沉積不需要將襯底加熱至高于約300°C、150。C或100。C的溫度即可進(jìn)行。例如，可進(jìn)行濺射或陽極化，同時(shí)將襯底維持在小于約100。C的溫度。再參考圖3A，該步驟其后為沉積具有p+型或p十+型傳導(dǎo)性的第二種材料(陽極材料)層。如所提及的，多種p型有機(jī)導(dǎo)體可被用作電極材料。這些可通過液相加工法來沉積，例如印刷、旋涂(spincoating)、噴涂、浸漬等。有機(jī)材料層可被沉積成圖案形式(例如，通過印刷)，使得不需要額外的圖案化操作?；蛘?，可沉積有機(jī)材料的覆蓋層(blanketlayer),且陽極隨后可^^圖案化。適合用于陽極形成的液相沉積法在共有的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第60/857,750號(hào)(之前通過引用被并入本文)中有詳細(xì)描述。當(dāng)具有p+或p+十傳導(dǎo)性的陽極材料是無機(jī)材料(例如CUXAlyZnzSw、NixOy或MoxOy、ZnO!.xSx、Cu20、CuO)時(shí)，它可通過例如PVD、CVD、PECVD(且在一些情況下，通過旋涂)的方法4皮沉積。在一些實(shí)施方式中，使用液相加工法沉積無機(jī)p十+材料。例如，金屬氧化物前體(例如有機(jī)金屬前體)的溶液或懸浮液可凈皮施加至半導(dǎo)體層，隨后#皮轉(zhuǎn)化成p十+金屬氧化物。例如，可通過將異丙醇鉬的溶液施加至襯底，隨后熱處理，而形成p十+氧化鉬層。在一些實(shí)施方式中，不需要將襯底加熱至高于約300。C或高于約200°(:的溫度即可形成無機(jī)？++陽極。因此，具有無機(jī)p+十陽極的裝置可使用具有低熔點(diǎn)的塑性和柔性襯底而4皮制造。在陽極沉積之前，可使用表面處理步驟(例如，氧等離子體，在受控化學(xué)環(huán)境下的熱退火，漂洗或在液體化學(xué)溶液中浸泡)來減小或彌補(bǔ)表面陷阱狀態(tài)。在此任選的半導(dǎo)體表面的處理后，無機(jī)材料;波沉積，且通常在沉積后被圖案化。在一些實(shí)施方式中，第二種導(dǎo)電材料的沉積不需要將襯底加熱至高于約300。C、150。C或100。C的溫度即可進(jìn)行。例如，可進(jìn)行印刷、賊射和旋涂操作，同時(shí)將襯底維持在小于約IO(TC的溫度。圖3B提供了圖3A中所示方法的特定實(shí)施方式的工藝流程圖。在此實(shí)施方式中，方法從操作307開始，其中金屬層凈皮沉積在襯底上形成陰極。通常，低功函金屬(例如Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Ta、Al、V、Mn、Ga、In、Nb、Hf、Zn、Zr和Y)被沉積。在一些實(shí)施方式中，具有中等功函的金屬(例如Cu、Ni、Cr、Mo和Sn)也可^皮使用。在一些實(shí)施方式中，稀土金屬(例如Sm和Nd)可被用作陰極材料。也使用了這些金屬彼此間形成的合金，以及這些金屬與不同合金材料形成的合金。陰極材料-波沉積后，在操作309中，例如通過經(jīng)由陽極化而轉(zhuǎn)化金屬層的頂部或通過濺射，而在金屬層上形成金屬氧化物層。隨后在311中沉積包含有機(jī)導(dǎo)電材料的層以形成陽極，通常通過液相加工法(例如印刷)來沉積。裝置制造方法的另一實(shí)施方式被圖示在圖3C的工藝流程圖中。此時(shí)，裝置包含位于襯底上的陽極、頂部陰極層和位于電極之間的寬帶半導(dǎo)體材料層。如在操作313中所示，該方法首先沉積具有p+型或p+十型傳導(dǎo)性的導(dǎo)電材料層以形成陽極。可使用上述有機(jī)或無機(jī)p型導(dǎo)體。如前所述，有機(jī)導(dǎo)電材料可通過液相加工法而被沉積，而無機(jī)p型導(dǎo)體可通過例如PVD、CVD、PECVD的方法、且在某些情況下可通過液相加工法(例如旋涂)而被沉積。陽極材料以圖案形式#:沉積(例如，通過印刷)，或在沉積后被圖案化以界定出單個(gè)裝置。隨后在操作315中形成寬帶半導(dǎo)體層。例如，金屬氧化物半導(dǎo)體材料可#皮-減射在無機(jī)p型導(dǎo)體(例如摻雜質(zhì)的硫化鋁銅)層上。半導(dǎo)體層優(yōu)選^f皮圖案化，且通過在操作317中沉積陰極材料層來完成該方法。陰極材料通常是低功函金屬或合金，它們可通過例如蒸發(fā)或賊射而被沉積，在某些情況下，通過液相加工法而被沉積，例如通過低熔點(diǎn)銦合金陰極的液相沉積，或通過ZnO陰極的溶膠-凝膠沉積。所形成的陽極隨后需^f皮圖案化，以形成單個(gè)裝置。資厚本文公開的開關(guān)裝置可被用在許多列-行(x-y)可編址(column-rowaddressable)電開關(guān)矩陣中。這樣的矩陣可使用微型開關(guān)，微型開關(guān)是雙端裝置，通過它，電流、電勢(shì)或它們的導(dǎo)數(shù)(derivatives)或積分(integrals)可根據(jù)外部偏壓的大小或極性而^皮開啟或關(guān)閉?？墒沽?行可編址電微型開關(guān)矩陣覆蓋很大的范圍，并具有高像素密度。這種矩陣可與一個(gè)(或幾個(gè))另外的層(例如顯示器前板)結(jié)合。將開關(guān)裝置整合到像素控制電路中已在美國(guó)公開的專利申請(qǐng)第2004/0179146號(hào)中詳細(xì)描述，該申請(qǐng)?zhí)峤挥?004年1月16日，發(fā)明人為Nilsson，之前通過引用合并至本文，在本文中將不作進(jìn)一步討論。像素電極設(shè)計(jì)的例子和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)方案在美國(guó)申請(qǐng)第11/430,075號(hào)(提交于2006年5月8日，發(fā)明人為H,C.Lee等)和美國(guó)申請(qǐng)第11/650,148號(hào)(提交于2007年1月5日，發(fā)明人為C國(guó)L.Shieh等)中有描述，為所有目的，通過引用將這兩篇申請(qǐng)并入本文。通常，多個(gè)本發(fā)明的雙端裝置可^皮設(shè)置在村底上并通過導(dǎo)線(例如布線)被電連接。如以上所提及的，襯底可包含介電材料以使裝置彼此電分離。雖然并非必要，但通常多個(gè)裝置將相對(duì)于襯底共有相同的電取向。換言之，所有的裝置將具有緊靠村底的陰極和與襯底相對(duì)的陽極。在其他實(shí)施方式中，所有的裝置將具有相反的取向，其中陽極位于緊靠村底的位置，而陰極位于與襯底相對(duì)的位置。在某些實(shí)施方式中，所述多個(gè)雙端裝置的一些或所有將共享連續(xù)的半導(dǎo)體層。在此實(shí)施方式中，連續(xù)的半導(dǎo)體層將橫跨至少兩個(gè)裝置而沒有物理性破裂。在某些實(shí)施方式中，所述多個(gè)雙端裝置的至少一些將不共享連續(xù)的半導(dǎo)體層。取而代之的是，一個(gè)或多個(gè)裝置因?yàn)椴慌c襯底上的任何其他裝置共享半導(dǎo)體層且不與襯底上的任何其他裝置共享一個(gè)或兩個(gè)電極層，而與所述多個(gè)裝置的其他裝置隔離開。在某些實(shí)施方式中，襯底上的多個(gè)裝置形成列-行可編碼電開關(guān)矩陣。這些裝置可以裝置陣列的形式排布在襯底上。作為特定的例子，所述多個(gè)裝置纟皮設(shè)置為顯示器的背板。為此，雙端開關(guān)裝置可纟支設(shè)置來調(diào)節(jié)來自顯示器的像素的光亮(裝置被整合在多個(gè)像素控制電路中)?？墒褂帽景l(fā)明的雙端裝置的顯示器的例子包括電泳顯示器、旋轉(zhuǎn)元件顯示器和液晶顯示器。-滋*裝置組成的幾個(gè)實(shí)施例在本文中以陰極/半導(dǎo)體層/陽極的形式說明Ta/Ta205-S/PEDOT:PSS;Mg/Ta205—s/PEDOT:Ag;Ta/Ta205_5/MEH-PPV/PEDOT:PSS;Mg/Ta205-S/ZnxCuyAlzSw;Zn0/Ta205-5/PEDOT:PSS。可使用多種材料組合，例如使用表1和表2中給出的材料，來形成其他裝置。表l適用于具有有機(jī)陽極的雙端裝置的材料的電子性質(zhì)<table>tableseeoriginaldocumentpage36</column></row><table>表1說明了根據(jù)本文提供的電子指南可被用在雙端開關(guān)裝置中的材料的幾種組合。表中列出了半導(dǎo)體材料的最低導(dǎo)電能級(jí)和最高價(jià)能級(jí)(Ec/Ev)。表中還列出了參考圖IB描述的能障厶l、A3和A4。表1提供了示例性材料的電子性質(zhì)并說明了具有有機(jī)p+十陽極的裝置。表中提供了許多具有p+十型傳導(dǎo)性且適合作為陽極的有機(jī)材料。PEDOT:PSS,PANY:I;PPY;和PTT:NAFION⑧中的載流子密度大于1018cm—3。對(duì)于這些聚合物，最高價(jià)能/最低極化子能的比率(Ev/Ep)分別為5.2/3.9;5.0/3.5;4.7/3.2;牙口5.6/4.4。表2說明了用于具有無機(jī)？++陽極的裝置的材料的幾種組合。無機(jī)p十+材料MoxOy、NixOy和CuxInyGazSew具有非常高的載流子濃度(大于約1019cm—3)。這些材料的Ec/Ev值分別為5.3/2.2;5.3/2.3;和5.0/3.7。要注意，雖然一些具有無機(jī)陰極的裝置的特點(diǎn)是具有相對(duì)高的A3值，但這并不顯著影響裝置性能，因?yàn)殛枠O中具有相對(duì)高的載流子濃度(大于約1019cm—3)。表2.適合用于具有無機(jī)陽極的雙端裝置的材料的電子性質(zhì)<table>tableseeoriginaldocumentpage37</column></row><table>已制造了許多雙端開關(guān)裝置?，F(xiàn)將說明用在裝置制造中的實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)施例還將提供用于測(cè)定各種裝置材料的電子性質(zhì)的方法。實(shí)施例l.適合陽極制造的有機(jī)pw材料測(cè)量幾種？++材料的載流子濃度。其中一種測(cè)定了載流子濃度的示例性材料為PEDOT:PSS，其從H.C.StarckChemical(BAYTRONP)購(gòu)得。測(cè)定了具有不同水平的PSS摻雜的PEDOT含水膠體懸浮體的電子性質(zhì)。PEDOT/PSS比率為1:1至1:20。表3列出了用在此研究中的材料、這些材料的傳導(dǎo)性和它們的載流子密度?？煽闯觯@些材料的傳導(dǎo)性為約IO-2S/cm至約6xl02S/cm。表3PEDOT:PSS的電子參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table>在一個(gè)實(shí)施例中，100nm厚的PEDOT:PSS(產(chǎn)品ID:BAYTRONPPH50(f)膜被旋轉(zhuǎn)流延(spin-cast)在涂布有氧化錫銦的玻璃襯底上。通過改變偏壓，隨后讓電流有足夠的時(shí)間變小(對(duì)應(yīng)于每個(gè)氧化還原(摻雜)水平)，而進(jìn)行電化學(xué)還原-氧化實(shí)驗(yàn)。在不同的還原水平和氧化水平，被測(cè)試的膜被剝離載體玻璃并被轉(zhuǎn)移至石英襯底，用于光傳輸測(cè)量。對(duì)于低于-1.5V的偏壓，吸收光譜顯示本征半導(dǎo)體在2.1eV時(shí)具有最大吸收，在1.7eV時(shí)開始吸收(對(duì)應(yīng)于PEDOT中的能隙)。在光學(xué)帶隙(opticalgap)中無可描畫的(traceable)殘留吸收。在未使用過的(fresh)的PEDOT:PSS中的"斷路，，電壓為+0.4V，這證實(shí)摻雜質(zhì)的PEDOT:PSS的Fermi能級(jí)為5.0eV。摻雜質(zhì)的PEDOT:PSS的吸收顯示，高于LUMO(3.5eV)和低于HOMO(5.0eV)的狀態(tài)的密度被轉(zhuǎn)變成在能隙之間的p型極化子狀態(tài)。電荷載體的密度由(l)根據(jù)霍爾效應(yīng)測(cè)量(N.Camaioni等，AppliedPhysicsLetters73,253(1998))推斷出的N和N梭雜劑之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式和(2)體積電導(dǎo)率估算出。獲得了約1018-1021cm'3的載流子密度(如表3中所列出的)。這些結(jié)果與根據(jù)在紅外分光鏡測(cè)量(K.H.Lee等.，Phys.Rev.B52,4779(1995))中的自由載流子吸收曲線和等離子體頻率推斷出的值一致。其他被測(cè)試的導(dǎo)電聚合物包括導(dǎo)電聚吡咯(CAS號(hào)577030，可從Aldrich,Milwaukee,WI獲得)、電化學(xué)合成的PPY:PF6膜(根據(jù)C.O.Yoon等，Phys.Rev.B49，10851(1994)合成)、PANI:PSS膜和PANI:DBSA膜(根據(jù)Y.Cao等，Phys.Rev.B48,17685(1994)制備)。這些材料是通過體積導(dǎo)電性測(cè)量和IR吸收測(cè)量而被測(cè)試的。獲得了1018至4xl021cm—3的載流子濃度。此實(shí)施例證明了摻雜例如磺酸鹽的共軛聚合物是大量摻雜質(zhì)的p型半導(dǎo)體，其具有大于1018咖-3的載流子濃度(摻雜劑濃度)。實(shí)施例2.Ta/TaO/PEDOT:PSS雙端開關(guān)裝置使用DC濺射設(shè)備在室溫下將Ta金屬濺射在玻璃上或塑料襯底上。Ta膜的厚度為約170至約500nm。沉積后，鉭膜被陽極化以將頂部鉭轉(zhuǎn)化成氧化鉭。使用0.01M檸檬酸水溶液作為電解質(zhì)成分而進(jìn)行陽極化。將不銹鋼板用作陽才及對(duì)電極。兩個(gè)極板之間的間隔為4cm。陽極化程序在25。C進(jìn)行并包括以下步驟。陽極化以恒流^t式開始，電流密度為約0.2mA7cm2。在達(dá)到17.5V的電壓后(對(duì)應(yīng)于形成30nm膜)，陽極化被切換到恒電勢(shì)模式。當(dāng)電流降到10nA/cn^以下后，停止陽極化。陽極化的部分地制造的裝置在丙酮的超聲浴中清洗5分鐘，其后在異丙醇中超聲浴處理5分鐘。隨后，以約120。C加熱裝置20分鐘，以使所形成的氧化物退火。氧化鉭在此裝置中用作寬帶半導(dǎo)體層。形成氧化鉭后，進(jìn)行陽極沉積。通過使用針嘴將3wt%PEDOT:PSS(H.C.Starck,BAYTRONPPH50(f)溶液分配在Ta205.s的頂部而形成陽極電極。隨后將樣品在80-120。C烘烤20-40分鐘。測(cè)試裝置的尺寸為104至10"cm2。裝置電流可隨裝置面積縮放，且觀察到了共同的電流密度。如圖4所示，觀察到了整流器式I-V關(guān)系，圖4提供了所形成裝置的電流密度相對(duì)于電壓的圖表。正向電流(當(dāng)向PEDOT電極施加高電壓時(shí)獲得的)在1V的電壓時(shí)呈指數(shù)增加。對(duì)于J>lmA/cm2,正向電流增加速度變緩，在2.2V時(shí)達(dá)到10mA/cm2，并在4V時(shí)達(dá)到100mA/cm2。當(dāng)施加反向偏壓時(shí)，很快到達(dá)電流飽和。可看出，在-15V偏壓時(shí)，反向電流達(dá)到約0.5-lxl(^mAycn^的密度。4V時(shí)的整流比(纟皮定義為在給定偏壓時(shí)正向電流除以反向電流)為~106,這符合驅(qū)動(dòng)液晶顯示板的需要[在第281-287頁，"LiquidCrystalDisplays:AddressingSchemesandElectro-OpticalEffects(液晶顯示器尋址方案和光電效應(yīng))，，，ErnstLueder,Wiley(2001),為所有目的，通過引用將其以完整形式合并至本文中]。電流切換比(currentswitchratio)R=1(4V)/I(-15V)通常在104-105范圍內(nèi)，這符合驅(qū)動(dòng)由EPD膜制造的顯示板的需要。使用在~20nm至100nm之間的不同厚度的Ta205.s重復(fù)此實(shí)驗(yàn)。獲得了具有與圖4所示I-V特性相似的不對(duì)稱I-V特性的雙端開關(guān)裝置。雖然正向電流在具有較厚Ta20s-s膜的裝置中減小，但對(duì)于具有約20-80nm厚的丁3205-5的裝置，觀察到了104-105的高電流切換比。使用與含有銀納米顆粒、金納米顆?；蛱亢陬w粒的水懸浮液摻合的PEDOT:PSS油墨(BAYTRONPPW)重復(fù)此實(shí)驗(yàn)。不改變方法程序和方法條件。觀察到了與圖4所示I-V特性相似的切換I-V特性。在像素電路設(shè)計(jì)中，使用不同的導(dǎo)體材料用作布線有時(shí)是合乎需要的。為此目的，在PEDOT陽極層的頂部上印刷導(dǎo)電銀層和導(dǎo)電金層。I-V特性在應(yīng)用導(dǎo)電層后未表現(xiàn)出變化。此發(fā)現(xiàn)證實(shí)了在金屬(例如Au、Ag)和導(dǎo)電聚合物陽極之間可形成穩(wěn)定的歐姆接觸。此實(shí)施例證明，使用低溫加工可制造出具有大于104的切換比I(4V)/I(-15V)的固態(tài)開關(guān)裝置。此實(shí)施例還證明，在具有p型有機(jī)陽極(具有大于約1018cm-3的載流子濃度)的裝置中，可實(shí)現(xiàn)切換I-V特性。此實(shí)施例進(jìn)一步證明，可使用通過液相加工制造的頂部電極來制造雙端開關(guān)裝置。此實(shí)施例還證明，薄膜開關(guān)二極管可在低于120。C的溫度下制造。實(shí)施例3.裝置重復(fù)性和均勻性使用在3"x3"襯底上的裝置陣列重復(fù)實(shí)施例2的實(shí)驗(yàn)。每個(gè)測(cè)試裝置的面積為4xlCr6cm2。挑選出1.5"xl.0"面積中的16個(gè)裝置用于此測(cè)試。I-V曲線和切換比一致，平均偏差小于約幾個(gè)百分點(diǎn)。大量裝置的I-V特性的重復(fù)性證實(shí)了陽極化方法在很大區(qū)域內(nèi)的可靠性和均勻性。此實(shí)施例證明，本發(fā)明中公開的裝置和相應(yīng)的方法是穩(wěn)定的且可-波重復(fù)地制造。實(shí)施例4.TaO與PEDOT:PSS之間的能障測(cè)定使用與實(shí)施例2中所用的裝置相似的Ta/TaO/PEDOT:PSS裝置進(jìn)行阻抗分析。在圖5中以1/(32相對(duì)于V的形式繪制了具有40nm厚TaO膜的裝置(曲線501)、具有30nm厚TaO膜的裝置(曲線503)和具有20nm厚TaO膜的裝置(曲線505)的電容與偏壓的關(guān)系。從基于Schottky二極管才莫型(S.M.Sze,"PhysicsofSemiconductorDevices(半導(dǎo)體裝置物理學(xué))"，第2版,第249頁，JohnWiley和Sons,1981)的圖推斷出1eV的內(nèi)電勢(shì)(built-inpotential)。所獲得的值接近于TaO的Ec(3.9eV)和PEDOT膜的功函(5.0eV,見實(shí)施例l)之間的能量差異。此能障實(shí)際上與在正向偏壓中觀察到的指數(shù)電流接通(tum-on)的開始(onset)—致(如圖4中所看到的)。此實(shí)施例證明，在n型TaO薄膜和p型有機(jī)半導(dǎo)體聚合物膜之間存在大的閉塞觸點(diǎn)(blockingcontact)(大的能障)。實(shí)施例5.用摻雜質(zhì)的導(dǎo)電聚合物實(shí)現(xiàn)的表面自清潔。表面陷阱是無機(jī)半導(dǎo)體中的突出問題。當(dāng)金屬層被連接至金屬氧化物時(shí)，I-V特性常常由陷阱能級(jí)(而非接觸金屬的功函)決定。此效應(yīng)在裝置領(lǐng)域被稱為"Fermi能釘扎至(pinningto)缺陷能(defectenergy)"。在TaO/金屬界面上觀察到了表面缺陷和它們對(duì)雙端裝置I-V特性的影響。圖6將Ta/TaO(30nm)/Au(100nm)裝置的I-V特性(曲線603)與Ta/TaO(30nm)/PEDOT:PSS(BAYTRONPPH50(f)裝置的I腸V特性(曲線601)對(duì)比。Ta/TaO(30nm)/PEDOT:PSS裝置的制造方法如實(shí)施例2中所述。Ta/TaO(30nm)/Au(100nm)裝置的制造方法與實(shí)施例2中描述的方法的不同點(diǎn)僅在于陽極制造。對(duì)于具有金陽極的裝置，在通過陽極化形成TaO后，金被熱沉積。在〈2xl0-6托的底壓(basepressure)下，在蒸發(fā)器中沉積金。雖然Au的功函為5.1eV[D.R.Lide,CRCHandbookofChemistryandPhysics(CRCPress,BocaRaton,1991)(化學(xué)和物理學(xué)的CRC手冊(cè))]且類似于PEDOT的功函，但在Au裝置和PEDOT:PSS裝置的I-V特性中觀察到了實(shí)質(zhì)性的區(qū)別。兩種裝置之間的區(qū)別顯示，在TaO的Ec與Au的功函(5.1eV)之間存在陷阱。如實(shí)施例5中所證明的，正向偏壓中的指數(shù)接通的開始與此能障高度有關(guān)。在具有金陽極的裝置中，指數(shù)電流接通發(fā)生在十分之幾伏特，這顯著低于在PEDOT:PSS裝置中看到的電流接通的電壓。反向偏壓中的電流也顯著高于在PEDOT:PSS裝置中觀察到的電流，表明Au和TaO之間具有較低的能障A3。這兩個(gè)證據(jù)顯示，金陽極層的Fermi能被釘扎(pin)至具有比TaO的Ec低約幾百meV的能級(jí)的陷阱狀態(tài)。表面陷阱可通過使用弱酸性組合物來清潔金屬氧化物的表面而被減少。例如，可使用弱酸性PEDOT:PSS懸浮液。陽極的p十+性質(zhì)獨(dú)立地或與自清潔效應(yīng)一起，從表面陷阱中提取電子并急劇減小釘扎效應(yīng)。此實(shí)施例證明，金屬氧化物表面的表面缺陷在PEDOT:PSS印刷過程期間可在原位;波去除。PEDOT:PSS的化學(xué)結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，同時(shí)提供酸性處理和因?yàn)槠鋚十+性質(zhì)的電子提取。這些效應(yīng)對(duì)在TaO/PEDOT界面處的表面缺陷來說起到補(bǔ)償器(compensator)/清潔器的作用。實(shí)施例6.Ti/TiOx/PEDOT:PSS雙端開關(guān)裝置使用鈥作為陰極層制造與實(shí)施例2的裝置類似的裝置。類似于在實(shí)施例2中使用的方法，通過DC濺射來形成300nm厚的4太膜。使用類似于實(shí)施例2中描述的陽極化方法(使用相同的陽極化劑、相同的電流和相同的速度)來形成TiOx層。使用與實(shí)施例2中描述的方法類似的方法來在TiOx層上沉積PEDOT:PSS。Ti的功函為約4.2eV，且與TiOx的Ec(約4.2eV)非常緊密地匹配。因此，在Ti/TiOx界面處形成了良好的歐姆接觸。圖7顯示具有30nmTiOx層的裝置(曲線701)和具有60nmTiOx層的裝置(曲線703)的I-V特性。在具有30nm厚的TiOx層的裝置中，指數(shù)電流接通占據(jù)(dominate)10義lmA/cm2電流密度范圍，6個(gè)數(shù)量級(jí)。用Schottky二極管模型擬合，獲得了n2的完美因子。電流在IV時(shí)達(dá)到1mA/cm2，在3V時(shí)達(dá)到100mA/cm2。在3V時(shí)的整流比為2x105。切換比1(+4V)/I(-15V)為2x103。在具有60nm厚的TiOx層的裝置中，對(duì)應(yīng)于10mA/cm2的電流的正向電壓為2.5V。以1(4V)/I(-15V)計(jì)算的切換比在2xl03的水平。此實(shí)施例證明了其他n型半導(dǎo)體化合物可被用于開關(guān)的半導(dǎo)體層。實(shí)施例7.具有印刷的PANI陽極的裝置如在實(shí)施例2中所描述的那樣制造裝置的Ta/TaO部分。兩種不同的導(dǎo)電聚苯胺油墨隨后作為陽極材料被評(píng)價(jià)。一種油墨是在二甲苯溶液中的導(dǎo)電聚合物PANI:DBSA。PANI:DBSA在流延薄膜中的電導(dǎo)率^^皮測(cè)定為約100S/cm。另一種導(dǎo)電油墨為PANI:膦酸鹽的水分散體，其在印刷膜(printedfilm)中的體積電導(dǎo)率為約510S/cm。使用具有35pl噴嘴的噴墨機(jī)(MicrofabJetlab4)來形成陽極電極。印刷的線條寬度為約80-120pm。裝置尺寸由以正交方向排布的陰極線條和陽極線條的寬度界定，且為約3xl(rVm2。在此實(shí)驗(yàn)中，TaO厚度為40nm,這是通過在室溫下，在0.1M檸檬酸中的陽極化而獲得的。電流切換特性被顯示在圖8中。曲線801表示具有PANI:膦酸鹽陽極的裝置的I-V圖。曲線803表示具有PANI:DBSA陽極的裝置的I-V圖。對(duì)于這些裝置，獲得了非常相似的I-V特性。正向電流在3-3.5V的電壓時(shí)達(dá)到10mA/cm2。反向電流在-15V時(shí)以104mA/cn^飽和。對(duì)于PANI:膦酸鹽，在4V時(shí)的整流比為8x104。以1(+4V)/I(-15V)計(jì)算的電流切換比為4x104。性能與具有PEDOT:PSS陽極的裝置的性能(參見實(shí)施例2)—樣好。在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，裝置尺寸被按比例縮小到l(HimTa線條。使用具有10pl噴嘴的Dimatix噴墨印刷機(jī)來印刷陽極。獲得了30-40jnm的線條寬度。裝置面積為3-4xl(T6cm2。獲得了與圖8和圖4中的I-V特性類似的I-V特性。在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，使用PPY:PSS水懸浮液(可從Aldrich獲得，CAS號(hào)577030)來制造Ta/TaO/PPY:PSS裝置。也觀察到了相似的性能。此實(shí)施例證明，多種導(dǎo)電聚合物可被用作開關(guān)二極管中的陽極。此實(shí)施例還證明，二極管性能可在低至l(T6cn^的廣泛的裝置尺寸范圍內(nèi)按比例縮放，10-6cm2的尺寸對(duì)于顯示器像素驅(qū)動(dòng)器來說足夠的小。此實(shí)施例還證明，除了旋涂、分配和其他在印刷和涂布工業(yè)中已知的處理手段外，陽極還可通過噴墨印刷而^f支處理。實(shí)施例8.具有無機(jī)p型陽極的雙端開關(guān)裝置(Ta/TaO/Mo0)根據(jù)實(shí)施例2中所示的方法來制造Ta/TaO(30nm)部分制造的裝置。陽極化后，樣品4皮放在蒸發(fā)器中，在TaO上表面上熱沉積150nm厚的MoO層。在TaO上不進(jìn)行其他表面處理。熱沉積的MoO是p型半導(dǎo)體，其價(jià)帶頂部在5.3eV。圖9(a)顯示此裝置的I-V特性。正向偏壓纟皮定義為施加至MoO電極的較高電勢(shì)。在此測(cè)試中，在MoO的頂部未^L置其他^妄觸層。測(cè)試探頭被放置在離二極管區(qū)域約1mm的位置。在4V時(shí)的整流比為2xl04且電流切換比1(4V)/I(-l5V)為~1.3x103。圖9B顯示此裝置的1/C2-V圖。在I-V中的指數(shù)電流4矣通的開始與由1/C2-V圖(圖9B)測(cè)定的Vin—致。兩個(gè)圖測(cè)量了此裝置中的內(nèi)電勢(shì)。考慮到TaO的Ec為3.9eV且MoO的Ev為~5.3eV,它們的差異與在I-V和C-V中觀察到的Vin—致。此實(shí)施例證明，可制造具有無機(jī)p型陽極的開關(guān)裝置，該裝置的特點(diǎn)是具有高切換比。實(shí)施例9.具有印刷的無機(jī)p型陽極的雙端開關(guān)裝置(Ta/TaO/MoO)重復(fù)實(shí)施例8，其中從可溶的有機(jī)金屬前體沉積頂部MoO陽極。異丙醇鉬(V)(Mo(OC(CH3)2)s,可從AlfaAesar,WardHill,MA獲得)以溶液形式(5%wt.)被用作前體。使用溶液分配器將溶液施加至目標(biāo)尺寸而沉積陽極膜。施加前體后，將襯底在200。C保持10分鐘以形成MoO。所產(chǎn)生的MoO比由實(shí)施例8中的熱沉積形成的MoO具有4支4氐的傳導(dǎo)性。因而使用金頂部電極將MoO頂部連接至探測(cè)區(qū)域。此裝置的I-V特性顯示在圖10中。曲線非常類似于圖9(a)中所示的曲線。在5V時(shí)的整流比為5x104。電流切換比I(4V)/I(-15V)為~103。實(shí)施例8和9的結(jié)果證明，陽極可使用p摻雜的無機(jī)半導(dǎo)體層來制造。它們還證明，可使用熱沉積或使用溶液法(伴隨低溫烘烤)來形成陽極。實(shí)施例10.具有PEDOT:PSS陽極的雙端開關(guān)裝置的穩(wěn)、定性。對(duì)雙端開關(guān)裝置的貨架穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)量。圖11顯示了非封裝形式的具有Ta/Ta205VPEDOT:PSS結(jié)構(gòu)的裝置的貨架穩(wěn)定性圖。在4V的正向偏壓時(shí)的電流以曲線1101顯示。在-5V的反向偏壓時(shí)的電流以曲線1103顯示。明顯地，正向電流和反向電流在180天后都只降4氐10%。但是，切換比(I(4V)/I(-5V》在測(cè)試4320個(gè)小時(shí)后仍無明顯變化。此實(shí)驗(yàn)證明，在本文中描述的某些裝置在未封裝(un-encapsulated)狀態(tài)是穩(wěn)定的。這種裝置對(duì)于利用塑料襯底的應(yīng)用是合乎需要的(在塑料襯底中對(duì)水和氧氣的化學(xué)屏障是有限的)。將這種裝置整合到主動(dòng)矩陣顯示器中，將為實(shí)際應(yīng)用提供足夠的保護(hù)，因?yàn)樵谡掀陂g提供了額外的包裝保護(hù)。具有這種長(zhǎng)使用壽命的裝置特別適合于具有塑料襯底的應(yīng)用中，對(duì)于塑料襯底，水蒸汽輸送速度通常在10-0.1g/m々天的范圍，實(shí)質(zhì)性地低于玻璃或無孔金屬箔的水蒸氣輸送速度。實(shí)施例12.:故配置用來驅(qū)動(dòng)顯示器的雙端開關(guān)裝置。使用Ta/Ta205VPEDOT裝置來構(gòu)建顯示器的像素驅(qū)動(dòng)器。顯示器包含24列和24行。每個(gè)顯示元件的間距大小(pitchsize)為2mmx2mm(12.5點(diǎn)每英寸形式)。乂人SipixImageInc.,Fremont,California購(gòu)買的電泳顯示器(EPD)膜被用于顯示元件。這種EPD膜的反射率可通過將某種水平的外部電壓施加至其前電極和后電極而被改變。當(dāng)被改變時(shí)，反射率在外部偏壓^U敬去后可保持。通過施加正向15V偏壓0.5-1.5秒，EPD膜變成白色并具有30%的反射。在-15V的偏壓施加~1-4秒時(shí)，EPD膜變?yōu)樯罹G色并具有小于3%的光反射。在小于2V的偏壓時(shí)，EPD膜保留之前記錄的顏色。本文中描述的不對(duì)稱開關(guān)裝置被用來驅(qū)動(dòng)EPD前板。用于驅(qū)動(dòng)每個(gè)EPD像素的電路包括順次排列的選擇線(selectionline)、數(shù)據(jù)線、開關(guān)二極管和電阻器以形成分壓器。像素電極和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)方案在H,C.Lee等的美國(guó)申請(qǐng)第11/430,075號(hào)(之前通過引用合并至本文)中有公開。EPD像素被連接至開關(guān)二極管的陽極和電阻器的一側(cè)。開關(guān)裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)、工藝條件和性能參數(shù)與實(shí)施例2中所公開的相似。Ta和丁3205-5的厚度分別為300nm和30nm。使用溶液分配器(Asymtek402)來印刷陽極，且油墨是從Bayer(產(chǎn)品代碼4083)購(gòu)買的PEDOT:PSS，油墨;敗重新配制成對(duì)于印刷工具來說是合適的粘度。在主動(dòng)矩陣背板(背板包含相同的24x24矩陣形式的像素驅(qū)動(dòng)器矩陣)用24x24像素電極形式的最頂層制成以與EPD前板接觸后，在80-100。C使用合適的壓力(2lb/cm"層壓EPD膜，其中自由表面一側(cè)與背板上的像素電極接觸。這種基于二極管的主動(dòng)矩陣EPD顯示器可在10-18V的電壓范圍操作。商業(yè)的CMOS驅(qū)動(dòng)器可被用作顯示區(qū)域外側(cè)的外圍行驅(qū)動(dòng)器和列驅(qū)動(dòng)器。圖12中顯示了使用本文描述的開關(guān)裝置在AMEPD顯示器上獲得的棋盤式圖案的圖像。在另一個(gè)實(shí)施例中，主動(dòng)矩陣EPD顯示器被制造成128x160點(diǎn)矩陣形式。間距大小為250nmx250pm。顯示器使用了在美國(guó)專利申請(qǐng)第11/650,148號(hào)(之前通過引用合并至本文)中描述的驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)方案。在每個(gè)像素處的開關(guān)二極管的尺寸為10jtimx40jLim，其由10mm寬的Ta線條和具有40pm直徑的PEDOT:PSS陽極的點(diǎn)來界定。測(cè)試結(jié)果證實(shí)，此顯示器可以每行0.5-8mS被編址。圖像的框架可在EPD響應(yīng)時(shí)間(0.3-1.5秒)內(nèi)4皮書寫(written)。每行0,5-8mS的書寫時(shí)間(writingtime)使得TFD陣列像素?cái)?shù)(pixelcounts)為104-106,且可被用于高信息量應(yīng)用(通常包含128-1024行)。此實(shí)施例證明，所描述的雙端開關(guān)可被用來構(gòu)建顯示器的像素驅(qū)動(dòng)器。雖然為了清楚起見已省略了各種細(xì)節(jié)，但可進(jìn)行各種設(shè)計(jì)選擇方案。因此，本文的實(shí)施例要凈皮認(rèn)為是說明性的和非限制性的，且本發(fā)明并不限于本文中給出的細(xì)節(jié)，而可在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)4皮寸務(wù)改。權(quán)利要求1.雙端開關(guān)裝置，其包括形成在襯底上的第一電極，其中所述第一電極包含具有第一功函量的第一種導(dǎo)電材料層；寬帶半導(dǎo)體材料層；和包含具有第二功函量的第二種導(dǎo)電材料層的第二電極，其中所述第二種導(dǎo)電材料包含具有p+型或p++型傳導(dǎo)性的材料；其中至少一部分半導(dǎo)體層位于所述第一種和第二種導(dǎo)電材料之間；且所述第二功函量大于所述第一功函量。2.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述寬帶半導(dǎo)體材料包含無機(jī)材料。3.權(quán)利要求l的雙端開關(guān)裝置，其中所述具有？+型或？++型傳導(dǎo)性的材料包含有機(jī)材料。4.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述笫一種導(dǎo)電材料的Fermi能級(jí)與所述半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶的最低能級(jí)之間的能量差異不大于至少約0.3eV。5.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述笫二種導(dǎo)電材料的功函比笫一種導(dǎo)電材料的功函大至少約0.6eV。6.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述寬帶半導(dǎo)體的帶隙為至少約2.5eV。7.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述寬帶半導(dǎo)體是具有少于約1018cm—3的載流子濃度的n型半導(dǎo)體。8.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中在所述口+型或口++型導(dǎo)電材料中的栽流子濃度為至少約1018cm—3。9.權(quán)利要求8的雙端開關(guān)裝置，其中在所述口+型或0++型導(dǎo)電材料中的載流子濃度為至少約1019cm—3。10.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述p+型或p+十型導(dǎo)電材料的導(dǎo)帶的最低能級(jí)與所述寬帶半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶的最低能級(jí)之間的能障小于約0.3eV。11.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述笫一種導(dǎo)電材料的Fermi能級(jí)與所述半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶的最低能級(jí)之間的能量差異不大于約0.3eV;所述寬帶半導(dǎo)體的帶隙為至少約2.5eV且在所述寬帶半導(dǎo)體中的載流子濃度少于約1018cm—3;在所述第二種導(dǎo)電材料中的載流子濃度為至少約1018cm—3;所述第二種導(dǎo)電材料的功函量比所述第一種導(dǎo)電材料的功函量大至少約0.6eV;且其中所述p+或p+十導(dǎo)電材料的導(dǎo)帶的最低能級(jí)與所述寬帶半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶的最低能級(jí)之間的能障小于約0.3eV。12.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述第一功函值的數(shù)量小于約4.5eV。13.權(quán)利要求l的雙端開關(guān)裝置，其中第二功函值為至少約5eV。14.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述半導(dǎo)體層接觸第一種導(dǎo)電材料層和第二種導(dǎo)電材料層。15.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述第一種導(dǎo)電材料層是金屬層。16.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述第一種導(dǎo)電材料包含選自Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Ta、Al、In、Nb、Hf、Zn、Zr、Cu、Sn、V、Cr、Mn、Ga、Mo、Ni和Y的金屬。17.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述寬帶半導(dǎo)體材料包含金屬氧化物或無機(jī)陶瓷納米復(fù)合材料。18.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述寬帶半導(dǎo)體材料包含選自MgxOy、CaxOy、SrxOy、BaxOy、TixOy、TaxOy、AlxOy、InxOy、NbxOrHfxOy、SnxOy、ZnxOy、ZrxOy、CuxOy、YxOy、YxBayO>SmxSnyOz的金屬氧化物。19.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述寬帶半導(dǎo)體材料包含金屬豬b屬元素化物。20.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述寬帶半導(dǎo)體材料包含由第一電極金屬層的金屬形成的金屬氧化物。21.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述寬帶半導(dǎo)體材料通過賊射被沉積在第一電極上。22.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述第二種導(dǎo)電材料包含有機(jī)聚合物或低聚物。23.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述第二種導(dǎo)電材料包含一種或多種選自聚p塞吩、聚吡咯、聚苯胺、聚p塞吩并p塞吩和它們的共聚物的導(dǎo)電聚合物，其中每種導(dǎo)電聚合物^4fc取代的或未被取代的。24.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述第二種導(dǎo)電材料包含摻雜劑。25.權(quán)利要求24的雙端開關(guān)裝置，其中所述第二種導(dǎo)電材料包含聚(3,4-亞乙基二氧基噻吩)(PEDOT)且摻雜劑為聚(4-苯乙烯磺酸鹽)(PSS)或二曱亞砜(DMSO)。26.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述第二種導(dǎo)電材料選自摻雜質(zhì)的或未摻雜質(zhì)的PEDOT、PAN1、PTT和PPY。27.權(quán)利要求1的雙端開關(guān)裝置，其中所述第二種導(dǎo)電材料包含無機(jī)p+型或？++型半導(dǎo)體。28.權(quán)利要求27的雙端開關(guān)裝置，其中所述無機(jī)口+型或口++型半導(dǎo)體選自p摻雜的氧化鉬、氧化鎳和石克化鋁銅。29.—種形成在襯底上的雙端開關(guān)裝置，所述襯底具有小于約150。C的熔點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或分解溫度，當(dāng)V。n和V。ff之間的間距數(shù)為至少約15V時(shí)，所述雙端開關(guān)裝置具有至少約1000的開/關(guān)電流比1。n(V。n)/I。fi(V。ff)。30.權(quán)利要求29的雙端開關(guān)裝置，當(dāng)V皿和V。ff之間的間距數(shù)為至少約15V時(shí)，所述雙端開關(guān)裝置具有至少約10000的開/關(guān)電流比Ion(Von)/Ioff(Voff)。31.權(quán)利要求29的雙端開關(guān)裝置，其中1。n(V。n)/I。fi(V。ff)為至少約1000,其中正向偏壓(V。n)為約2V且反向偏壓(V。ff)為約-15V。32.權(quán)利要求29的雙端開關(guān)裝置，其中所述開關(guān)裝置是MIM二極管。33.權(quán)利要求29的雙端開關(guān)裝置，其中所述裝置具有至少約20V的擊穿電壓。34.權(quán)利要求29的雙端開關(guān)裝置，其中所述開關(guān)裝置被設(shè)置來調(diào)節(jié)來自顯示器的像素的光亮，其中所述顯示器包含多個(gè)像素控制電路，且其中所述多個(gè)像素控制電路中的每個(gè)像素控制電路包含至少一個(gè)所述雙端開關(guān)裝置。35.權(quán)利要求34的雙端開關(guān)裝置，其中所述開關(guān)裝置纟支設(shè)置來調(diào)節(jié)來自電泳顯示器或旋轉(zhuǎn)元件顯示器的像素的光亮。36.權(quán)利要求34的雙端開關(guān)裝置，其中所述開關(guān)裝置被設(shè)置來調(diào)節(jié)來自液晶顯示器的像素的光亮。37.—種形成雙端開關(guān)裝置的方法，其包括(a)在襯底上形成雙端開關(guān)裝置的笫一電極，其中所述第一電極包含第一種導(dǎo)電材料層，所述第一種導(dǎo)電材料具有笫一功函值；(b)在至少一部分所述第一電極上形成寬帶半導(dǎo)體層；和(c)通過形成具有第二功函值的第二種導(dǎo)電材料層來形成第二電極，其中所述笫二種導(dǎo)電材料包含具有p+型或？++型傳導(dǎo)性的材料，其中所述第二功函值大于所述第一功函值。38.權(quán)利要求37的方法，其中所述襯底未被加熱到高于約15CTC的溫度。39.權(quán)利要求37的方法，其中形成第一和第二電極的至少一個(gè)包含沉積液相材料。40.權(quán)利要求37的方法，其中形成寬帶半導(dǎo)體層包含通過選自陽極化、化學(xué)處理、等離子處理和熱處理的方法來改變至少一部分下層。41.權(quán)利要求40的方法，其中所述下層包含笫一種導(dǎo)電材料。42.權(quán)利要求37的方法，其中形成寬帶半導(dǎo)體層包含利用賊射沉積半導(dǎo)體。43.權(quán)利要求37的方法，其中形成第二種導(dǎo)電材料層包含印刷。44.權(quán)利要求37的方法，其中所述第一種導(dǎo)電材料是金屬，所述半導(dǎo)體材料是金屬氧化物，且所述第二種導(dǎo)電材料是有機(jī)聚合物或低聚物。45.權(quán)利要求37的方法，其中所述寬帶半導(dǎo)體包含無機(jī)材料。46.權(quán)利要求37的方法，其中所述具有p+或p+十傳導(dǎo)性的材料包含有機(jī)材料。47.—種形成顯示器的背板的方法，其包括在襯底上形成多個(gè)像素控制電路，其中每個(gè)像素控制電路包含至少一個(gè)纟皮設(shè)置用來調(diào)節(jié)來自像素的光亮的雙端開關(guān)裝置；其中形成至少一個(gè)雙端開關(guān)裝置包括(a)在襯底上形成雙端開關(guān)裝置的第一電極，其中所述第一電極包含第一種導(dǎo)電材料層，所述笫一種導(dǎo)電材料具有第一功函量；(b)在至少一部分所述笫一電極上形成寬帶半導(dǎo)體層；和(c)通過形成具有第二功函量的第二種導(dǎo)電材料層而形成第二電極，其中所述第二種導(dǎo)電材料包含具有p+型或p十+型傳導(dǎo)性的材料，其中所述第二功函量大于所述第一功函量。48.—種電子裝置，其包括襯底；多個(gè)設(shè)置在所述襯底上的雙端開關(guān)裝置，其中每個(gè)雙端開關(guān)裝置包含包含具有第一功函的第一種導(dǎo)電材料層的第一電極；寬帶半導(dǎo)體材料層，其與其他雙端開關(guān)裝置上的半導(dǎo)體材料層物理性隔開；和包含具有第二功函的第二種導(dǎo)電材料層的笫二電極，其中所述第二種導(dǎo)電材料包含具有p+型或？++型傳導(dǎo)性的材料；其中至少一部分半導(dǎo)體層位于第一種和第二種導(dǎo)電材料之間；且所述第二功函大于所述第一功函。49.權(quán)利要求48的電子裝置，其中所述襯底是柔性的。50.權(quán)利要求48的電子裝置，其中所述多個(gè)雙端開關(guān)裝置以陣列形式被排布在所述襯底上。51.權(quán)利要求48的電子裝置，其中陣列的雙端開關(guān)裝置的至少一些通過導(dǎo)線而彼此電連接。52.權(quán)利要求51的電子裝置，其中所述電子裝置是顯示器的背板。53.權(quán)利要求52的電子裝置，其中所述雙端開關(guān)裝置被設(shè)置來調(diào)節(jié)來自顯示器的像素的光亮，其中所述顯示器包含多個(gè)像素控制電路，且其中所述多個(gè)像素控制電路中的每個(gè)像素控制電路包含至少一個(gè)所述雙端開關(guān)裝置。54.權(quán)利要求53的電子裝置，其中所述開關(guān)裝置4皮設(shè)置來調(diào)節(jié)來自電泳顯示器或旋轉(zhuǎn)元件顯示器的像素的光亮。55.權(quán)利要求53的電子裝置，其中所述開關(guān)裝置^皮設(shè)置用來調(diào)節(jié)來自液晶顯示器的像素的光亮。56.權(quán)利要求48的電子裝置，其中所述寬帶半導(dǎo)體材料是無機(jī)材料。57.權(quán)利要求48的電子裝置，其中所述寬帶半導(dǎo)體材料是2-6價(jià)化合物。58.權(quán)利要求48的電子裝置，其中雙端半導(dǎo)體裝置的層以疊層形式被形成在襯底上，其中第一電極位于疊層中最靠近村底的位置，而第二電極位于疊層中遠(yuǎn)離襯底的位置。59.權(quán)利要求48的電子裝置，其中所述電子裝置包含列-行可編址的電開關(guān)矩陣。全文摘要本發(fā)明提供雙端開關(guān)裝置，其特點(diǎn)是具有高開/關(guān)電流比和高擊穿電壓。這些裝置可被用作在主動(dòng)矩陣顯示器的驅(qū)動(dòng)電路中的開關(guān)，例如，用在電泳顯示器、旋轉(zhuǎn)元件顯示器和液晶顯示器中。開關(guān)裝置包括兩個(gè)電極和位于電極之間的寬帶半導(dǎo)體材料層。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，陰極包含具有低功函的金屬，陽極包含具有p+型或p++型傳導(dǎo)性的有機(jī)材料，且寬帶半導(dǎo)體包含金屬氧化物。陰極和陽極材料之間的功函差異優(yōu)選為至少約0.6eV?？蓪?shí)現(xiàn)在約15V的電壓范圍的至少10000的開/關(guān)電流比。如果需要，該裝置可被形成在具有低熔點(diǎn)的柔性聚合物襯底上。文檔編號(hào)H01L29/22GK101622712SQ200780049394公開日2010年1月6日申請(qǐng)日期2007年11月6日優(yōu)先權(quán)日2006年11月7日發(fā)明者鋼俞,李興中,謝泉隆申請(qǐng)人:希百特股份有限公司