專利名稱：使用天然、合成或混合纖維素材料同時作為可自支持場效應(yīng)電子和光電子器件中的物理 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及由基于纖維素的天然、合成或混合纖維組成的材料的使用，所述 纖維在物理上和化學(xué)上以其各種形式和組成被氫橋聯(lián)合，通常稱為紙張，諸如熱敏紙或堿 性紙或不透水紙或圣經(jīng)紙或紙板紙或涂布紙或紙巾或衛(wèi)生紙或、報紙、像紙或復(fù)印紙或膠 版紙或設(shè)計紙、或蔬菜紙或賽璐紙(從現(xiàn)在開始，簡稱為紙張)，同時充當(dāng)電子或光電子器 件的物理支撐體和作為電介質(zhì)的這些器件的組成元件。本發(fā)明是基于不同厚度(在1微米與4000微米)和表面光潔度的紙張作為諸如場 效應(yīng)晶體管中的有源電子器件中的電介質(zhì)材料和物理支撐體的使用，在所述場效應(yīng)晶體管 中，在紙張的一面沉積金屬電極以用于電荷的注入，并且在另一面沉積有機或無機、離子或 共價的半導(dǎo)體材料以充當(dāng)二極管式結(jié)構(gòu)的器件(1)的溝道。除有源半導(dǎo)體之外，半導(dǎo)體的 這一面可以包含用于制造和產(chǎn)生場效應(yīng)晶體管的另外兩個典型區(qū)，其為漏極和源極區(qū)(5)。在本發(fā)明中，使用紙張的兩面作為用于附加組件的支撐體，所述附加組件用于通 過執(zhí)行組件的此集成來制造電子或光電子器件，所述集成即為向半導(dǎo)體中注入電荷的控制 工藝，同時充當(dāng)將被集成以便形成相容系統(tǒng)的器件的物理支撐體，所述相容系統(tǒng)允許將紙 張變換成電子激活的動態(tài)元件。為了處理將被沉積到紙張上的所有材料以便其可以被同時 用作材料電介質(zhì)和支撐體(從現(xiàn)在開始稱為C-MOS中介基板(interstrate)結(jié)構(gòu))的材料 電介質(zhì)和支撐體，必要的是這些膜的制造技術(shù)在低溫下、特別是低于150攝氏度的溫度下 發(fā)生，或者在被退火時，不超過此溫度。在電子裝置和光電子裝置中可以使用意味著電介質(zhì)同時是基板和電介質(zhì)的C-MOS 中介基板結(jié)構(gòu)，特別是在場效應(yīng)互補器件、邏輯門、環(huán)形振蕩器的制造中和薄膜晶體管中， 而不需要用于其物理支撐體的任何基板，并且其中，可以使用諸如氟化鎂的保護或最終密 封層，隨后被用于電子行業(yè)、半導(dǎo)體行業(yè)、純平顯示器行業(yè)和類似行業(yè)、邏輯電路行業(yè)、儀表 和傳感器行業(yè)、醫(yī)學(xué)和生物化學(xué)行業(yè)、光電子和太陽能電池行業(yè)、微電子和納米電子行業(yè)。在本發(fā)明中，紙張是同時是單體和集成器件的支撐體的電介質(zhì)、有源半導(dǎo)體可以 是諸如硅的共價結(jié)構(gòu)或諸如半導(dǎo)體氧化物的離子結(jié)構(gòu)的有機物(例如，N, N'-聯(lián)苯-N， N-雙[3-甲基苯基]_1，1'并苯-4，4' 二胺；三-8羥基喹啉鹽(N，N' diphenyl-N, N-bis[3-methylphenyl]-l, 1‘ biphenyl-4,4‘ diamine ；tri-8hydroxyquinolinolate)) 或無機物，通過涉及不同的電抗性和非電抗性沉積技術(shù)的技術(shù)來處理所述離子結(jié)構(gòu)，諸如 在接近于室溫的溫度下執(zhí)行的原子尺度水平下的薄膜的物理沉積、化學(xué)沉積和物理-化學(xué) 沉積，即·直流或射頻的陰極濺射；·真空中的熱電阻性或電子槍沉積；·通過射頻等離子體或超高頻的蒸氣的輔助或非輔助化學(xué)分解； 真空中的加熱；·外延原子生長；
經(jīng)由噴墨的沉積； 化學(xué)乳狀液。所列技術(shù)允許在不損壞紙張或沉積的材料的電子性能的情況下進行有機和無機 材料的具有在Inm與50nm中間的厚度的膜的受控生長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了一種制造結(jié)合了基于天然、合成或混合纖維的薄膜的有源電子或光 電子場效應(yīng)半導(dǎo)體器件的工藝，所述薄膜充當(dāng)所述器件的支撐體和電介質(zhì)( 兩者，將其 變成可自支持的。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，薄膜( 包括纖維素材料或生物有機紙。本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例包括有機或無機成因的一個或更多個附加組件，其具有 金屬(3、5)、半導(dǎo)體(1)、絕緣體(6)或自適應(yīng)層的電特性，采取單體或離散結(jié)構(gòu)、由串 聯(lián)或多層結(jié)構(gòu)組成，以便實現(xiàn)有源器件，特別是二極管結(jié)或晶體管，或者特別是兩個、三個、 或四個混合端子的器件。本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例在沉積最終器件的任何其它組成元件之前為所述纖維 素材料或生物有機紙施加鈍化或自適應(yīng)或自適應(yīng)層(4)。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，所述鈍化或自適應(yīng)層⑷包括特別地具有達(dá)到 2000nm的厚度的高電阻率電介質(zhì)材料。本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例包括接近于室溫的溫度下的材料，并且這些可以可選地 被退火至150攝氏度。并且，本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例包括通過以下方法中的一個或更多個進行的組件 沉積真空中的通過電子槍的電阻性熱蒸發(fā)、直流或磁控管輔助或非輔助射頻或超高頻的 陰極濺射、射頻或超高頻輔助或非輔助化學(xué)汽相分解、噴墨印刷、或化學(xué)乳化。本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例包括根據(jù)通過制造工藝之前或之后的保護性樹脂、通過 使用掩?；蛲ㄟ^沉積在紙張上的材料上的直接寫入而直接印刷的特定圖畫來沉積薄膜。本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例包括沉積導(dǎo)電組件(3、5)，其包括有機或無機材料、高導(dǎo) 電性的金屬或半導(dǎo)體氧化物，具有達(dá)到IOym的厚度。本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例包括沉積半導(dǎo)體組件(1)，其包括具有在2nm與20 μ m之 間的厚度的無機共價材料或單體或化合物離子材料或無機材料。本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例包括通過具有達(dá)到10 μ m的厚度的電介質(zhì)(6)來封裝最 終器件。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，具有從通過再生、溶解或混合技術(shù)產(chǎn)生的天然、合 成或混合纖維素纖維獲得的所述纖維素材料或生物有機紙O)，其具有控制永久性離子電 負(fù)性的程度的能力。本發(fā)明還描述了一種有源電子或光電子場效應(yīng)半導(dǎo)體器件，其包括充當(dāng)所述器件 的支撐體和電介質(zhì)( 的天然、合成或混合薄膜O)，薄膜( 將所述器件變成可自支持的。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，薄膜( 包括纖維素材料或生物有機紙。本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例包括有機或無機成因的一個或更多個組件，其具有金屬 (3、5)、半導(dǎo)體(1)、絕緣體(6)或自適應(yīng)層⑷的電特性，采取單體結(jié)構(gòu)、串聯(lián)化合物結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，以便實現(xiàn)有源器件，特別是二極管結(jié)或晶體管，或者特別是兩個、三個、或四個混 合端子的器件。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中包括直接在所述纖維素材料或生物有機紙上的鈍 化或自適應(yīng)層G)。在另一優(yōu)選實施例中，鈍化或自適應(yīng)層(4)包括特別地具有達(dá)到20000nm的厚度 的高電阻率的電介質(zhì)材料。并且，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，所述導(dǎo)電組件(3、幻包括有機或無機材料、 或高導(dǎo)電性的金屬或半導(dǎo)體氧化物，具有達(dá)到 ο μ m的厚度。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，半導(dǎo)體組件(1)包括具有在2nm與20 μ m之間的 厚度的共價材料或單體或化合物離子材料或有機材料。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，由具有達(dá)到ΙΟμπι的厚度的電介質(zhì)(6)來封裝最 終器件。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，紙張的組件部分充當(dāng)電介質(zhì)O)；沉積在纖維上 的離散溝道區(qū)由共價或離子的有機或無機有源半導(dǎo)體組成；漏極和源極區(qū)( 和柵極區(qū) (3)，其由連續(xù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電氧化物或金屬組成或基于互連導(dǎo)電島。本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例由諸如金屬電極(3)_紙張O)-半導(dǎo)體(1)的結(jié)構(gòu)組 成，其中，纖維素或生物有機成因的紙張( 充當(dāng)電介質(zhì)，其中，其每單位面積的電荷容量 取決于纖維在形成紙張的各種機械壓縮平面中如何分布和相互關(guān)聯(lián)、將被用作被沉積以組 成漏極、源極(5)和柵極(3)區(qū)的材料的透明或不透明金屬，并且半導(dǎo)體是溝道區(qū)⑴組成 部分。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，所述器件是ρ或η型場效應(yīng)晶體管，能夠從 OFF(截止)切換到ON(導(dǎo)通)狀態(tài)或?qū)㈦姾碗娮有盘柗糯螅叨热Q于與紙張相關(guān)并優(yōu)選 地與所使用的關(guān)聯(lián)和分布其纖維的方法相關(guān)的每單位面積的電荷容量。本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例包括沉積在器件的半導(dǎo)體層上的兩個材料，該材料在導(dǎo) 電性方面呈現(xiàn)出完全相等的高導(dǎo)電性并以在Inm至1000 μ m范圍內(nèi)的距離相互分離，分別 稱為漏極區(qū)和源極區(qū)(5)并允許紙張的電介質(zhì)通過其組成部分的有效集成。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，漏極和源極區(qū)(5)由有機或無機共價或離子半導(dǎo) 體組成，該半導(dǎo)體具有比沉積在紙張上并在其上面沉積這些半導(dǎo)體的半導(dǎo)體材料高至少三 個數(shù)量級的電導(dǎo)率，所述半導(dǎo)體材料在下文中稱為溝道區(qū)(1)，具有從2nm至20 μ m范圍內(nèi) 的厚度，具有與形成紙張O)的纖維的厚度相同或較小的數(shù)量級，允許在溝道區(qū)的周圍區(qū) 域中產(chǎn)生連續(xù)或半連續(xù)的沉積物，并且其被用作P或η型場效應(yīng)晶體管的漏極和源極(5)。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，溝道區(qū)(1)由在2nm與20 μ m范圍內(nèi)的厚度的離 散或連續(xù)形式的有機或無機離子或共價P型或η型半導(dǎo)體組成，所述厚度具有與形成有機 紙張O)的纖維的厚度相同或較小的數(shù)量級，具有比用于形成漏極和源極區(qū)(5)的材料低 至少三個數(shù)量級的電導(dǎo)率。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，在不施加任何信號或施加?xùn)艠O電壓的情況下連接 P或η型晶體管，以便連接到ON狀態(tài)，以用于根據(jù)形成紙張的纖維中的每單位面積積聚的電 荷切換模式或電信號模式的放大。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，由并置并以IOOnm和1000 μ m的距離分離的ρ型和η型(或η型和ρ型)的互補電子性質(zhì)的兩個半導(dǎo)體(1、7)來代替在紙張使用的有源半 導(dǎo)體。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，通過被分別用作充當(dāng)公共電極的每個的漏極和源 極(5)的相同材料來連接將在紙張上沉積的兩個半導(dǎo)體。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，所述纖維素材料或生物有機紙張( 包括通過再 生、溶解或混合技術(shù)產(chǎn)生的天然、合成或混合纖維素纖維，其具有控制永久性離子電負(fù)性的 程度的能力。發(fā)明基礎(chǔ)在應(yīng)用方面，具有用于產(chǎn)生晶體管的中介基板功能的紙張的使用除其作為電容器 中的支撐體或無源電介質(zhì)的應(yīng)用之外是未知的。本發(fā)明所關(guān)心的的紙張的使用概念的重新定義，除其靜態(tài)功能或用于其它有源和 動態(tài)功能的簡單基板之外，提供同時充當(dāng)電子組件和支撐體、由此允許自支持以用于其集 成器件的紙張和使紙張恢復(fù)為高科技解決方案的系統(tǒng)。此開發(fā)允許獲得材料并產(chǎn)生柔性電子可自支持且具有成本效益的可任意處理器 件并允許制造同樣可自支持的集成電路，除靜態(tài)形式的繪畫/書寫之外，為紙張?zhí)峁┝硪?應(yīng)用。為了實現(xiàn)這些目的，重要的是構(gòu)思、制造、并用紙張產(chǎn)生相同類型的電路，這現(xiàn)在在其 它基板中發(fā)生，并且其中，有源器件的全部或部分功能取決于紙張作為電介質(zhì)材料O)的 使用，由此使得能夠在一個單體或混合集成電路中集成紙張的兩面。為了實現(xiàn)這些目的，必須將分散且眾所周知的計數(shù)組合并使其適應(yīng)3個水平的要 求制造工藝；材料和器件功能；集成。在電子器件的制造和產(chǎn)生工藝中，在用于沉積工藝的受控氣氛中制備紙張的表 面。不同于傳統(tǒng)的沉積方法，其保證整個沉積工藝在室溫附近發(fā)生，不存在來源于沉積工藝 本身的過熱，并且所沉積的材料還實現(xiàn)粘附參數(shù)、機械彈性、化學(xué)穩(wěn)定性、以及電子和光學(xué)質(zhì)量。為了獲得上述特征，將沉積在被用作支撐體和電介質(zhì)上的紙張側(cè)面上的材料是有 機或無機金屬材料、半導(dǎo)體材料、其它互補電介質(zhì)和鈍化材料(4、6)。將被上述技術(shù)(3)中的一種使用并處理的金屬諸如銀、鋁、銅、鈦、金、鉻、和鉬、或 由上述元素得到的任何金屬合金或?qū)⒃诮饘俳狱c(3、幻的制造中或金屬-絕緣體-半導(dǎo)體 類型的整流結(jié)上使用的其多層沉積，其中，所述絕緣體是紙張本身或具有與紙張類似的功 能的可自支持薄膜。另外，還包括用于任何無極薄膜(簡并半導(dǎo)體氧化物，諸如氧化錫、氧 化鋅和氧化銦、摻雜錫的銦、摻雜鎵的氧化鋅、摻雜鋁的氧化鋅，通常稱為導(dǎo)電和透明氧化 物，具有低于IO-3Qcm的電阻率)或具有金屬的導(dǎo)電特性的有機物的沉積方法。要使用的有源η或ρ型半導(dǎo)體(1)可以是有機或無機共價半導(dǎo)體或有源離子半導(dǎo) 體，其對應(yīng)于稱為溝道區(qū)的有源場效應(yīng)器件的所謂處理組件，其中，所述電介質(zhì)是同樣充當(dāng) 器件的物理支撐體的紙張(2)。在有機半導(dǎo)體材料方面，應(yīng)突出以下各項并四苯、并五苯、銅酞菁、氧化鈦酞菁、 和鋅酞菁等等，其具有在Kr13Q-1Cm 1至IO5Q-1Cm 1范圍內(nèi)的電導(dǎo)率。在要使用的共價無機半導(dǎo)體的情況下，這些可以是采取非晶、納米晶體或微/多 晶形式的硅，其摻雜/未摻雜磷、砷或硼，具有在KT14Q4cm 1與IO3Q4cm 1之間的電導(dǎo)率。
在要使用的離子無機半導(dǎo)體方面，將主要集中于簡單或單一的半導(dǎo)體氧化物、納 米復(fù)合材料或多化合物，諸如氧化鋅、氧化錫、氧化銦、氧化鈦、氧化銅、氧化鋁、氧化銅鋁、 氧化鎳、氧化鈦、氧化銅、氧化鋁、鋁和銅氧化物、氧化鎳、氧化釕、氧化鎘、氧化鉭、銦和鋅多 化合物氧化物、銦和鋅、鎵多化合物氧化物、鋅和錫、銅和鋁多化合物氧化物、銀和銅多化合 物氧化物、鈦多化合物氧化物、銅、鋅、錫和銀，無論組成的百分比如何，具有在KT14Q-1Cm1 至IO4Q-1Cm1范圍內(nèi)的電導(dǎo)率。在被用作鈍化或自適應(yīng)材料或作為界面的生長中的第二電介質(zhì)的高電阻率 材料方面，這些應(yīng)基于氧化物、氮化物化合物，其具有在2nm與IOOOOnm之間的厚度，諸如二 氧化硅或氮化硅、或有機材料或任何其它單層或多層材料，諸如氧化鉭、二氧化鉿、氧化鋯、 氧化釔、氧化鋁，或諸如二氧化鉿/氧化鉭、氧化鋁/鉭、二氧化鉿/氧化鋁的化合物；二氧 化硅/五氧化二鉭、鉭/釔；氧化鋯/鉭、五氧化二鉭/ 二氧化硅、氧化鋁/氧化鈦或PMMA、 或Ρ0ΜΑ、或聚酯薄膜，其全部在從-20攝氏度至150攝氏度范圍內(nèi)的溫度下經(jīng)過處理，目的 不僅是高度緊湊且具有極平的表面，而且材料的結(jié)構(gòu)是非晶或納米結(jié)構(gòu)的，以便除用形成 溝道的材料引入功函數(shù)方面的要求差異之外，還實現(xiàn)期望的電絕緣，其中，通過使用正常標(biāo) 準(zhǔn)光刻技術(shù)或通過掩?；騽冸x來進行器件組成部分的空間幾何結(jié)構(gòu)限定。在這種情況下， 例如，正性樹脂在電介質(zhì)上的沉積，其中，樹脂將保護并不意圖去除的材料區(qū)域，并通過實 際上去除未受保護電介質(zhì)材料的干法或濕法選擇性侵蝕工藝來去除其余部分。除能夠與紙張進行直接接觸的這些材料之外，在有源半導(dǎo)體是離子半導(dǎo)體或有機 半導(dǎo)體的情況下，在已提及的材料上存在要處理的其它材料，以便組成有源器件，諸如組成 場效應(yīng)晶體管中的漏極和源極區(qū)( 且在溝道區(qū)是共價半導(dǎo)體或金屬或金屬合金時可以 是高度摻雜材料，其同時充當(dāng)接點，具有達(dá)到IOym的厚度。在器件方面，意圖在于·產(chǎn)生并制造金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)結(jié)構(gòu)的二極管，其中，所述絕緣體是一 張紙，其包含在一個側(cè)面上的金屬和使用任何前述技術(shù)((1)、O)、(3))沉積在另一面上的 有源半導(dǎo)體； 基于薄膜(圖3至幻產(chǎn)生并制造η和ρ場效應(yīng)晶體管，其中，所述電介質(zhì)是紙 張，由天然或合成或混合纖維素纖維組成，通過其電負(fù)性或離子性受到控制的樹脂或膠以 多層形式聚合，然后被機械地壓縮，形成溝道區(qū)的有源半導(dǎo)體是無機離子半導(dǎo)體或無機共 價半導(dǎo)體或有機半導(dǎo)體(1)，并且漏極和源極區(qū)分別基于高導(dǎo)電性氧化物或金屬或高度摻 雜的η型或P型共價半導(dǎo)體，具有充當(dāng)開關(guān)鍵并且充當(dāng)信息導(dǎo)體/接收器和放大器的能力。 這些器件具有如圖3至5所示的組成，其中，溝道(1)可以具有在Inm與1000 μ m范圍內(nèi)的 長度，直接沉積在紙張上或先前連同形成源極和漏極區(qū)( 一起沉積在紙張(4)上的界面 自適應(yīng)層上或紙張O)的另一面上，直接地或通過由金屬或高導(dǎo)電性氧化物組成的自適應(yīng) 層來沉積柵電極⑶。這些器件具有超過0. ScmW1的遷移率，超過IO4的閉態(tài)/開態(tài)比， 并且在增強模式或耗盡模式下工作，也就是說，需要能量以使其導(dǎo)通，或者，在沒有施加任 何能量的情況下其已處于導(dǎo)通狀態(tài)；·產(chǎn)生并制造在上述條件下處理的場效應(yīng)晶體管，但是，其中，形成柵電極或漏極 和源極區(qū)的有源半導(dǎo)體或材料是諸如并四苯、并五苯、銅酞菁、氧化鈦酞菁、鋅酞菁等有機 材料。
·產(chǎn)生并制造CMOS或C-MESFET器件，其中，所述電介質(zhì)材料是紙張且合并在器件 中的互補η和ρ型半導(dǎo)體是無機共價半導(dǎo)體、或無機離子半導(dǎo)體或有機半導(dǎo)體、或如圖6所 示的其任何可能的混合組合。也就是說，器件基于具有公共柵極的兩個P和η型晶體管，其 中，輸出端子中的一個(源極和漏極或漏極和源極)是公共的且另外兩個輸出端子是獨立 的。本發(fā)明的目的是提供用于基于纖維素的或基于生物有機的紙張的新應(yīng)用，其中， 其不再僅僅是靜態(tài)的支撐手段，以便稱為電子和光電子組件和系統(tǒng)的生產(chǎn)和產(chǎn)生的可自支 持構(gòu)思中的組件，其稱為中介基板。不存在在具有前述功能的基于纖維素或基于生物有機紙張技術(shù)方面已知的現(xiàn)有 技術(shù)專利。也就是說，關(guān)于CMOS中介基板結(jié)構(gòu)，其特征在于其允許生產(chǎn)并產(chǎn)生整體或混合 類型的柔性可自支持可任意處理的的集成器件，同時其特征在于其為具有在其自己的兩面 上形成的系統(tǒng)組件的器件。在多個專利記錄數(shù)據(jù)庫中進行的研究顯示作為本發(fā)明中的主題的紙張的任何工 藝、產(chǎn)品和系統(tǒng)功能都沒有出于專利的目的被公開或提交。本發(fā)明背后的構(gòu)思是新的，并且雖然由已知技術(shù)來支撐其實施例，但其新穎性在 一套新的目的的范圍內(nèi)。
背景技術(shù)：
在下文中將描述本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)以及可能與之有關(guān)的在本發(fā)明之前的專利文 獻。在工業(yè)、設(shè)計或應(yīng)用方面，對應(yīng)于本發(fā)明的主題或與之相關(guān)的任何活動在其集成 工藝、產(chǎn)品和系統(tǒng)的方面都是未知的。雖然未考慮纖維素支撐體的使用，進行的研究得到以下專利和現(xiàn)有技術(shù)參考。1.在2008年提交的國家專利申請No. 103951提到使用基于纖維素的或纖維素 生物有機的紙張作為用于電子器件和系統(tǒng)的處理的物理支撐體，而未提到其在處理并支撐 電子器件和系統(tǒng)中的集成。因此，在國家專利103951中，紙張是使用共價半導(dǎo)體或有機和 無機離子半導(dǎo)體(包括各金屬連接)通過任何傳統(tǒng)技術(shù)制造的電子器件的簡單物理支撐 體。此專利與前述專利的唯一相似點是形成器件的材料的處理技術(shù)是相同的。在國家專利 103951中，器件未在其在功能設(shè)計中介基板中的功能中集成紙張，所述功能設(shè)計中介基板 是唯一的且對應(yīng)于引起全新晶體管化器件的產(chǎn)生的創(chuàng)新，并且與傳統(tǒng)器件相比還具有創(chuàng)新 的工作原理。本專利探索與形成紙張的纖維相關(guān)聯(lián)的潛力，其引出與在基于連續(xù)電介質(zhì)膜 的傳統(tǒng)場效應(yīng)器件中已知的那些相反的離散電介質(zhì)的構(gòu)思，其促進紙張的每單位面積的容 量的幾個數(shù)量級的增加，而不改變相對介電常數(shù)的在1. 5與12之間的相對低的值。為了使 這種情況發(fā)生，有源半導(dǎo)體的生產(chǎn)應(yīng)具有比組成紙張的纖維的厚度低至少一至兩個數(shù)量級 的厚度。此條件導(dǎo)致所使用的有源半導(dǎo)體的厚度始終小于lOOnm。在國家專利103951中未 遵守此條件，其中，意圖獲得盡可能平滑和均勻的表面，因為紙張簡單地充當(dāng)物理支撐體， 在該物理支撐體中沉積單個器件或集成電子裝置。2.在1967年提交的美國專利No. 3，617，372提到用于產(chǎn)生靜電圖像的導(dǎo)電紙張， 其中，按體積地在紙張的制造區(qū)中采取動作，允許其包含來自羥乙基和羥丙基團的聚合物 鏈，以便使紙張適合于圖像捕捉功能，并提供非接觸式印刷。該專利不在有效期中。其涉及與無論如何與其作為電子組件的使用無關(guān)的圖像捕捉和圖像記錄中的按體積組成計量的 紙張。3.JP2003123559( "Forming method and its device fortransparent conductive film> transparent conductive film and electronicpaper") m 在 在有或沒有諸如氬氣的惰性氣體的情況下在氧氣氛中使用碘化銦和氯化錫(硝酸鋅 (Zn(NO3)2.6H20))的氣態(tài)形式由等離子體輔助的CVD在低溫下制造稱為氧化銦錫ITO(或氧 化鋅SiO)的透明導(dǎo)電膜，其被沉積在聚噻吩聚合物膜或其它有機基材料上，以便在所謂的 電子紙(e-paper)中使用。也就是說，基于沉積在有機基板上的透明導(dǎo)電氧化物在柔性膜 上重寫字母數(shù)字或圖像的可能性。在這種情況下，所述透明導(dǎo)電氧化物意圖充當(dāng)用于施加 電場以控制例如由液晶的取向形成的那些圖像色彩的電極。此專利是關(guān)于用于獲得膜、其 系統(tǒng)、以及這樣獲得的膜的諸如粘附性等物理-機械特性的工藝。也就是說，該發(fā)明的目的 是提供僅僅被用作電極的導(dǎo)電氧化物的有機基板的產(chǎn)生，在該專利中未包括基于纖維素的 紙張或生物有機紙張同時作為電子組件和作為將其結(jié)合的器件的支撐體的使用。4.美國專利U. S. 2006/013^94公開了透明導(dǎo)電氧化物在電子紙的兩面上的沉 積，其具有與在JP2003123559中所描述的那些類似的主要目標(biāo)應(yīng)用。換言之，其意圖在于 在例如液晶的顯示器中用于在有機介質(zhì)上產(chǎn)生的新柔性顯示器的自適應(yīng)技術(shù)。因此，此專 利的權(quán)利要求被包括在所使用的設(shè)備的范圍和如何處理并保持有機柔性基板上的圖像的 范圍內(nèi)，包括設(shè)置在紙張本身內(nèi)或所產(chǎn)生的氧化物下面的非導(dǎo)電顆粒的控制，具有通過施 加電場來改變其透射程度的能力。這不在本發(fā)明的范圍內(nèi)。5.力口拿大專利 CA682814( "Electrically conductive paper, andmethod of making it”)涉及導(dǎo)電紙的體積處理，特別是在其體積中包括有或沒有被涂敷隨機地分散 在纖維素矩陣中的金屬的導(dǎo)電纖維。這不在本公開的范圍內(nèi)，其不包括操縱紙張結(jié)構(gòu)。6.加拿大專利 CA767053 ("Electrically conductive paper”)提到導(dǎo)電體積中的 纖維素值的涂敷，其被涂敷絕緣光導(dǎo)電體材料，與沸石的結(jié)合相關(guān)，能夠保證次于IO12 Ω cm 的電阻率，目的是改進并保持靜電電荷以用于信息印刷。這不在本公開的范圍內(nèi)，在本公開 中，紙張意圖充當(dāng)能夠有源器件中的電介質(zhì)并同時作為形成意圖在紙張的兩面上產(chǎn)生的器 件的不同組件的支撐體。7.力口拿大專利 CA898082( "Polymeric quaternary derivatives of4-vinyl pyridine in electrically conductive paper”)提到使用能夠接納能夠產(chǎn)生靜電復(fù)印紙 的光導(dǎo)體涂層的季化聚合物的使用。這不在本發(fā)明的范圍內(nèi)。8.加拿大專利CA922140"Electro conductive paper”涉及可在用于圖像再現(xiàn)的 技術(shù)中使用的具有聚合物的導(dǎo)電紙，所述聚合物具有導(dǎo)電紙的組成的至少75%。該專利包 括包含以下類型的基本結(jié)構(gòu)的所有組成
這不在本發(fā)明的范圍內(nèi)。根據(jù)以上描述，可以推斷在本發(fā)明中公開的產(chǎn)品和方法方面，沒有與之相關(guān)的公 開或?qū)＠暾?。所述專利和參考文獻對應(yīng)于其中可能找到本公開的現(xiàn)有技術(shù)，在工藝和在增塑表 面上被用作導(dǎo)體的材料方面存在某些邊緣共同點，并且所述工藝在某些情況下在室溫下發(fā) 生。然而，集中于使用基于纖維素的紙張同時作為具有存儲器效應(yīng)的有源器件中的組件和 這些器件的物理核心、其衍生物或化合物的工作和專利或?qū)＠暾埖拇嬖谑俏粗?。本發(fā)明在于產(chǎn)生新的電子器件，其中，所述紙張是充當(dāng)支撐體的有源組件，我們將 其稱為中介基板，并且其是使用不同的技術(shù)制造的，試圖獲得結(jié)合了基于天然、合成或混合 纖維素或生物有機的紙張、或其混合化合物衍生物的產(chǎn)品和電子系統(tǒng)，所述紙張或其混合 化合物衍生物確定這些產(chǎn)品和系統(tǒng)的最終功能。這在實驗室中或已執(zhí)行的此類器件的嘗試 制造中是未知的。這些是本發(fā)明的中心主題，其得到混合質(zhì)量但在產(chǎn)生新效應(yīng)并在本發(fā)明 的應(yīng)用中添加新價值的電子組件的集成方面仍是整體的，所述新價值在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中不 存在。


圖1是由金屬絕緣體和稱為MIS 二極管的半導(dǎo)體組成的非密封二極管的基本結(jié)構(gòu) 的示意圖，在所述MIS 二極管中，由根據(jù)以下基準(zhǔn)的材料或金屬合金制成電接點1-η或ρ型有源有機半導(dǎo)體或共價無機或離子無機半導(dǎo)體；2-同時用作電子組件的電介質(zhì)和物理支撐體(基板)的纖維素或生物有機成因的 紙張；3-用來確立由金屬或金屬合金或者由于具有非常高的導(dǎo)電性的兩個金屬或氧化 物半導(dǎo)體的多層形式的連續(xù)沉積或由具有非常高的導(dǎo)電性的有機材料組成的與器件的電 接點的柵電極。圖2是由金屬、絕緣體和被稱為MIS 二極管的半導(dǎo)體組成的非密封二極管的基本 結(jié)構(gòu)的示意圖，其中由具有高導(dǎo)電性的導(dǎo)電氧化物制成金屬電接點，并且其中，沉積根據(jù)以 下基準(zhǔn)組成金屬或半導(dǎo)體組件的材料之前，自適應(yīng)層在紙張的一面或兩面中4-在一個或兩個紙張界面中存在界面的鈍化或自適應(yīng)層。圖3是η或ρ型場效應(yīng)晶體管的示意圖，其中，在所沉積的材料與被用作電介質(zhì)的 紙張的兩面之間存在兩個自適應(yīng)層，并且其中，根據(jù)以下基準(zhǔn)在有源半導(dǎo)體上沉積源極和 漏極區(qū)
1.充當(dāng)場效應(yīng)晶體管中的溝道區(qū)的有源η或ρ型半導(dǎo)體；2.充當(dāng)場效應(yīng)晶體管的電介質(zhì)的紙張。3.柵電極(金屬或高導(dǎo)電性的氧化物或有機高導(dǎo)電性半導(dǎo)體)。4.電介質(zhì)溝道自適應(yīng)層⑷和/或電介質(zhì)柵電極5.在溝道區(qū)是基于共價半導(dǎo)體時由諸如P點等具有高導(dǎo)電性的高摻雜半導(dǎo)體或 有機半導(dǎo)體組成、或在溝道區(qū)是離子氧化物或有機半導(dǎo)體時由具有高導(dǎo)電性的金屬或P點 或單一半導(dǎo)體氧化物、化合物或多化合物組成的場效應(yīng)晶體管的源極和漏極區(qū)。6.密封層、表面鈍化。圖4是非密封η或ρ型場效應(yīng)晶體管的示意圖，其中，在被用作電介質(zhì)的紙張的一 面上的沉積材料之間設(shè)置自適應(yīng)層，所述電介質(zhì)根據(jù)基準(zhǔn)包含與源極和漏極區(qū)重疊的有源 半導(dǎo)體。圖5是非密封η或ρ型場效應(yīng)晶體管的示意圖，其中，在被用作電介質(zhì)的紙張的一 面上的沉積材料之間設(shè)置自適應(yīng)層，所述電介質(zhì)根據(jù)基準(zhǔn)包含與源極和漏極區(qū)重疊的有源 半導(dǎo)體。圖6是非密封η或ρ型場效應(yīng)晶體管的示意圖，其中，不存在設(shè)置在沉積材料與被 用作電介質(zhì)的兩個紙張表面之間的自適應(yīng)層，并且其中，有源半導(dǎo)體根據(jù)基準(zhǔn)與充當(dāng)增強 或耗盡方法的源極和漏極區(qū)重疊。圖7是非密封CMOS場效應(yīng)器件的示意圖，其中，不存在設(shè)置在沉積材料與被用作 電介質(zhì)的兩個紙張表面之間的自適應(yīng)層，并且其中，有源η或ρ半導(dǎo)體(或有源ρ或η半導(dǎo) 體)根據(jù)基準(zhǔn)與源極和漏極區(qū)重疊7-溝道區(qū)，其半導(dǎo)體類型與對應(yīng)于圖1中的基準(zhǔn)的半導(dǎo)體的溝道互補，其中，如果 其為η型，則該互補將是ρ型，或反之亦然。圖8是非密封CMOS場效應(yīng)器件的示意圖，其中，在沉積材料與被用作電介質(zhì)的兩 個紙張表面之間設(shè)置兩個自適應(yīng)層，并且其中，有源η或P型半導(dǎo)體(或有源P或η半導(dǎo) 體)相互間隔開IOOnm與1000 μ m之間的距離，并且其根據(jù)基準(zhǔn)與漏極和源極區(qū)重疊。
具體實施例方式本發(fā)明涉及具有不同重量和組成或具有生物有機成因的基于纖維素的紙張或纖 維素化合物的使用，其同時充當(dāng)電介質(zhì)或物理支撐體，引起單一或集成電子和光電子組件 的產(chǎn)生和必須被選擇并控制以免損壞中介基板紙張的與這些新器件的制造相容的沉積工 藝的合適性。為此，在低于150攝氏度的溫度下執(zhí)行所有制造工藝，尤其是在紙張的表面上 發(fā)生的那些。本發(fā)明能夠根據(jù)期望的特定應(yīng)用具有不同的配置。本發(fā)明允許同時使用紙張作為 引起新電子器件的產(chǎn)生的不同類型的電子電路中的基板和電介質(zhì)，所述新電子器件具有與 傳統(tǒng)電子器件(即場效應(yīng)電子器件)不同的功能。因此，本發(fā)明對應(yīng)于新器件的產(chǎn)生，所述新器件呈現(xiàn)出新電子器件的一組創(chuàng)新特 征，即通過使用新的創(chuàng)新工藝，使得能夠?qū)崿F(xiàn)包括紙張的新產(chǎn)品和系統(tǒng)，所述紙張以電介質(zhì) 紙張的異常高的每單位面積容量且由于形成紙張的纖維而具有基于它們的有源器件或集 成電路的物理支撐體和組件的雙重功能。
A. 二極管結(jié)處理圖1和2是稱為MIS結(jié)構(gòu)的金屬絕緣體半導(dǎo)體的二極管的圖示。在圖1中，不存 在將沉積在紙張的兩面上的材料界面的自適應(yīng)層，而第二示例舉例說明此類情況，除了金 屬電極是基于簡并半導(dǎo)體氧化物之外。在任何情況下，有源半導(dǎo)體可以是有機或無機共價 或離子已知半導(dǎo)體?？梢酝ㄟ^眾所周知的物理、化學(xué)或物理-化學(xué)沉積技術(shù)來制造形成器 件的任何組件，諸如下文辨別的那些。所述器件的工作原理是基于所謂的場效應(yīng)，其中，在半導(dǎo)體中收集的電荷是施加 于稱為柵電極的金屬電極的電場的函數(shù)，且在半導(dǎo)體中流動的電流是紙張的每單位面積容 量的函數(shù)，這是如何分布并接合纖維的結(jié)果。B. MIS結(jié)制造工藝在第一步驟中，與所使用的紙張的類型和重量無關(guān)，必須制備并調(diào)節(jié)表面，將紋理 考慮在內(nèi)并意圖制造連續(xù)膜。這通過以下各項來實現(xiàn)a)通過使紙張的表面經(jīng)受UV處理達(dá)10分鐘；b)或者通過使紙張的兩個表面經(jīng)受真空處理，該真空處理由使表面在沉積之前使 用0. 1 3WcnT2之間的功率密度在1 10-2 之間的壓力下在氬氣、氮氣或氙氣氛中使表 面經(jīng)受dc或RF放電達(dá)5分鐘組成；c)或者，通過沉積鈍化膜-其可以由陶瓷、氧化或氮化物或氟化物制成-具有在 2 200nm范圍內(nèi)的厚度；d)或者通過用氮氣/氫氣射流來清潔表面，以便去除自由納米顆粒并激活表面 (是氮氣混合物中的氫氣的功能)。一旦已制備了表面，則將其轉(zhuǎn)移到其中將根據(jù)預(yù)定的動作發(fā)生各種生產(chǎn)步驟的環(huán) 境i)為了處理在圖1和2中用附圖標(biāo)記3表示的金屬電極，其由通過任何以下技術(shù) 產(chǎn)生的諸如P點等無機金屬或?qū)щ娧趸锊牧匣蛴袡C材料的沉積組成I)使用在KT3Pa以下的真空壓力的真空中的熱電阻性或電子槍蒸發(fā)工藝和其中 通過冷卻來控制基板溫度的系統(tǒng)。要使用的最小厚度約為lOnm?？梢砸赃B續(xù)的形式(卷到 卷)實現(xiàn)并執(zhí)行此工藝。II)氬氣氛中、用受控的基板溫度(冷卻)、用IPa與KT1I^a之間的真空壓力的磁 控管輔助陰極濺射(DC或RF)，并且其中，基板靶距離可以根據(jù)目標(biāo)和要沉積的紙張的尺寸 在5cm與15cm之間改變。III)從包含有機或無機組分的化學(xué)溶液進行的噴墨印刷，其中，沉積材料的最小 厚度為lOnm。IV)具有達(dá)到400nm的厚度的包含要沉積的元素的化學(xué)溶液的化學(xué)乳狀液的迅速散布。ii)為了處理在圖1和2中用號碼1參考的有機或無機離子或共價有源半導(dǎo)體，使 用以下技術(shù)中的一種V)以不同的組成和純度級別，使用活性氣氛和金屬靶或活性或非活性氣氛和陶瓷 靶的磁控管輔助陰極濺射(DC或RF)。要使用的真空壓力可以在IPa與KT1 1 之間變化， 并且氧分壓可以在與之間變化；其中，靶基板距離在5cm與15cm之間變化，取決于要使用的靶的尺寸和要沉積的紙張的尺寸。要使用的厚度為10 5000nm。VI)在前文針對此技術(shù)描述的工藝之后，由包含要沉積的金屬元素的陶瓷/氧化 物材料通過電阻性或電子槍方法在真空中進行的熱蒸發(fā)，并且，在KT3Pa以下的真空壓力 下執(zhí)行其工藝。要使用的厚度約為10 20000nm。VII)射頻等離子體-或UHF-輔助化學(xué)汽相分解。在這種情況下，要沉積的元素采 取氣態(tài)形式。例如，在硅沉積的情況下，其采取硅烷的形式并使用在0. 03 2Wcm_2之間的 功率密度和在13. 56MHz與60MHz之間的激勵頻率在10 200Pa范圍內(nèi)的壓力下通過RF 放電被分解。優(yōu)選半導(dǎo)體的有用厚度在20 SOOOnm范圍內(nèi)。VIII)從包含有機或無機組分的化學(xué)溶液進行的噴墨印刷，其中，沉積材料的最小 厚度是20 5000nm。IX)包含要沉積的元素的化學(xué)溶液的迅速散布，其中，沉積材料的厚度將是20 20000nm。iii)為了處理在圖1和2中用附圖標(biāo)記4參考的自適應(yīng)層或在圖1和2中用附圖 標(biāo)記6參考的封裝層，在第ii)項中指示要使用的制造工藝，使用相同類型的材料，但現(xiàn)在 具有比有源半導(dǎo)體所顯示的電阻率更具有電阻性至少3個數(shù)量級，無論其可能是什么。C.場效應(yīng)晶體管的處理本節(jié)描述在界面處有或沒有自適應(yīng)層的密封或非密封η或ρ型場效應(yīng)晶體管的處 理，如圖3至6所示，其在增強或耗盡模式下工作，即可以有或可以沒有向柵電極施加電壓 以便出于ON狀態(tài)或放大狀態(tài)的需要。此功能是切換到信息地址或放大電路的關(guān)鍵，并且還 充當(dāng)信號傳導(dǎo)電路，其中，在半導(dǎo)體中循環(huán)的電流取決于中介基板紙張的每單位面積的電 荷和離子電荷容量，該容量取決于纖維如何分布。圖3至6是具有不同類型的界面鈍化或 自適應(yīng)的場效應(yīng)晶體管的示意圖。在圖3至6中用號碼1參考的將被用作有源共價ρ型或η型半導(dǎo)體以用于溝道 區(qū)處理的材料主要是基于摻雜或非摻雜硅或離子氧化物，諸如氧化鋅、熔到鋁的氧化鋅、熔 到氟化物的氧化錫、氧化銅、或氧化鎘或氧化銀、或氧化銀、或銦和鉬的化合物合金、或銦和 錫的化合物合金、或銦和鋅的化合物合金、或鋅和鎵的化合物合金、鋅和鎵和銦的化合物合 金、鋅和銀和銦的化合物合金、或銦和鋅和鋯的化合物合金、或銦鋅和銅的化合物合金、或 銦和鋅和鎘的化合物合金、或銦和鋅和錫的化合物合金、鎵和錫和鋅的化合物合金、或銦和 鋅和鉬的化合物合金、或二氧化鉿或鈦或氧化鋁或鉭的化合物合金、或氧化物，其組成在其 組分的0. 1 %至99. 9%之間變化，顯示出在IO11 10° Ω cm之間的電阻率，是在制造工藝期 間使用的組成和氧分壓的函數(shù)。要使用的技術(shù)工藝是在A ii)中描述的那些。漏極和源極 區(qū)的有用厚度在2 20000nm范圍內(nèi)。為了處理在圖3至6中用號碼5參考的漏極區(qū)的處理，需要使用與先前所述相同 的半導(dǎo)體，但具有較低的電阻率，在10° 10_6Qcm之間，使用前述的相同技術(shù)。溝道區(qū)的 有用厚度在2 20000nm之間變化。要使用的封裝、自適應(yīng)和鈍化層與在A中所述的那些相同。D-CMOS器件處理本文所述的示例由兩個場效應(yīng)晶體管的使用組成，一個是η類型，在增強模式下 工作，如圖7和8通過附圖標(biāo)記1所示，另一個是ρ型，充當(dāng)動態(tài)電荷，由附圖標(biāo)記7指示， 根據(jù)前述技術(shù)產(chǎn)生，其中，兩個晶體管的活性區(qū)的間隔可以在IOOnm與100 μ m之間變化，有或沒有由纖維組成的紙張的一個或兩個表面的鈍化層，所述纖維確定所述紙張的容量且對 應(yīng)于稱為CMOS的器件的制造。在此類電路中，兩個晶體管從不同時處于ON狀態(tài)，允許其在 數(shù)字電路的構(gòu)思和邏輯門的構(gòu)思中使用。很顯然，這些器件和半導(dǎo)體電路的實現(xiàn)及其前述應(yīng)用僅僅是主要為了更好地理解 本發(fā)明的原理而確立的可能的實現(xiàn)示例。在基本上不脫離本發(fā)明的精神和原理的情況下， 可以對以上實現(xiàn)進行變更和修改。所有這些修改和變更必須被包括在本公開和本發(fā)明的范 圍內(nèi)，并受到本發(fā)明的權(quán)利要求的保護。實現(xiàn)當(dāng)前可以開始使用由本發(fā)明創(chuàng)新的使用得到的器件和集成電路的主要行業(yè)是整 個電子行業(yè)、半導(dǎo)體行業(yè)、平板屏幕行業(yè)、邏輯電路行業(yè)、儀器和傳感器行業(yè)、醫(yī)學(xué)和生物工 藝行業(yè)、光電子工業(yè)、和微電子和納米電子行業(yè)。基于本發(fā)明的器件意圖用于在基于場效應(yīng) 器件的所有電子裝置中的直接應(yīng)用，以充當(dāng)開關(guān)或放大器，其可以包括用于信息取向的電 路(驅(qū)動器)、用于平板屏幕的尋址矩陣、邏輯電路的構(gòu)思、即反相器邏輯門、或(AND或OR) 型邏輯門、及其互補形式(NAND和NOR)、環(huán)形振蕩器、異構(gòu)結(jié)的制造，即MIS 二極管和CMOS 器件；在儀表行業(yè)中；在醫(yī)學(xué)和/或食品行業(yè)中，作為開關(guān)控制電路和信令電路的關(guān)鍵元 件；國防工業(yè)，應(yīng)用于秘密設(shè)計、不可見顯示器等等。本發(fā)明旨在使用簡單且廉價的處理技術(shù)來開發(fā)一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品使用紙張同時作 為意圖制造的器件和集成系統(tǒng)的物理和電介質(zhì)支撐體，這暗示著利用符合低溫下的纖維素 或生物有機紙張的兩面上的薄膜的處理的處理技術(shù)。另一方面，要求的制造工藝過程與在電子行業(yè)中、在光電子行業(yè)中、或在半導(dǎo)體行 業(yè)中已存在的那些相容，即用于大面積的陰極濺射工藝、或熱蒸發(fā)或溶膠-凝膠或噴墨工 藝，因此不要求研究和匹配技術(shù)方面的高額投資。由本發(fā)明提供的技術(shù)優(yōu)點允許紙張的動態(tài)方式且不僅僅是靜態(tài)方式的有源使用， 充當(dāng)由其產(chǎn)生的電子器件的基板和組件。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了由本發(fā)明提供的優(yōu)選實現(xiàn)，但應(yīng)理解的是在不脫離本發(fā)明的 范圍的情況下可以進行許多變更、替換和修改，即使不是上文所識別的所有優(yōu)點都存在。本 文所提出的實現(xiàn)舉例說明了可以以多種不同方式實現(xiàn)并合并的本發(fā)明，并且其落入本發(fā)明 的范圍內(nèi)。并且，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以將在可能的實現(xiàn)中被描述并示為不 同或單獨的技術(shù)、構(gòu)造、元件、以及工藝組合或與其它技術(shù)、構(gòu)造、元件、以及工藝集成。雖然 已在多個實施例中描述了本發(fā)明，仍可以根據(jù)本發(fā)明的實現(xiàn)范圍對其進行修改。本領(lǐng)域的 技術(shù)人員可容易地確定變更、替換、以及修改的其它示例，并且可以在不脫離本發(fā)明的精神 和范圍的情況下引入。
權(quán)利要求
1.一種場效應(yīng)電子或光電子器件的制造工藝，其特征在于其包括作為所述器件的物理 支撐體和電介質(zhì)O)的天然、合成或混合薄膜(2)，由此允許器件是可自支持的。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的工藝，其特征在于所述薄膜( 包括在下文中稱為纖維素 材料或生物有機紙張的天然、合成或混合纖維素材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于其包括有機或無機的一個或數(shù)個附加 組件，其具有金屬(3、5)、半導(dǎo)體(1)、絕緣體(6)或自適應(yīng)層(4)的電特性，采取單個結(jié)構(gòu)、 組成串聯(lián)結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，以便實現(xiàn)有源器件，即二極管結(jié)或晶體管，或者特別地為兩個、 三個或四個混合端子的器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于其在沉積最終器件的任何其它組件或部分 之前向所述纖維素材料或生物有機紙張施加鈍化或自適應(yīng)層(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于意圖沉積的所述鈍化或自適應(yīng)層(4)包括 高電阻性電介質(zhì)材料，特別地具有達(dá)到2000nm的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于其在接近于室溫的溫度下包括所述組件并 在于可以對其進行退火達(dá)到150攝氏度。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于其包括借助于一種或更多種方法進行的組 件沉積真空中的電阻性熱蒸發(fā)或真空中的通過電子槍的電阻性熱蒸發(fā)；DC或射頻或超高 頻的磁控管輔助或非輔助陰極濺射；通過射頻等離子體或超高頻的輔助或非輔助化學(xué)汽相 分解；經(jīng)由噴墨或化學(xué)乳化。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于其在沉積于紙張上的材料上通過使用遮蔽 掩?；蛑苯訉懭朐谏a(chǎn)工藝之前或之后沉積薄膜，遵循根據(jù)在保護樹脂上圖案化或銘刻的 所選圖畫或設(shè)計的圖案。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于其沉積包括高導(dǎo)電性的有機或無機材料、 金屬材料或半導(dǎo)體氧化物的具有達(dá)到IOym的厚度的一個或更多個導(dǎo)電組件(3、5)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于其沉積包括共價無機材料、單一離子材料、多化合物材料或有機材料的具有2nm與20 μ m之間的厚度的一個或更多個半導(dǎo)體組件 ⑴。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于其用具有達(dá)到IOym的厚度的電介質(zhì)(6) 封裝最終器件。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于所述纖維素材料或生物有機紙張( 是從 通過再生、溶解技術(shù)、或其組合產(chǎn)生的天然或合成或混合纖維素纖維獲得的，具有控制永久 性離子和電負(fù)性程度的可操作能力。
13.一種電子或光電子場效應(yīng)器件，其特征在于其包括天然、合成或混合薄膜( 作為 所述器件的物理支撐體和電介質(zhì)O)，將器件變成可自支持的。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的器件，其中，薄膜( 包括纖維素材料或生物有機紙張。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的器件，其特征在于其還包括有機或無機成因 的一個或更多個組件，至少具有金屬(3、5)、半導(dǎo)體(1)、絕緣體(6)或自適應(yīng)層(4)的電特 性，采取單個結(jié)構(gòu)、組成串聯(lián)結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，以便實現(xiàn)有源器件，即二極管、晶體管、或兩 個、三個或四個混合端子的器件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的器件，其特征在于其包括直接在所述纖維素材料或生物有機紙張上的鈍化或自適應(yīng)層G)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其特征在于所述鈍化或自適應(yīng)層(4)包括特別地具 有達(dá)到20000nm的厚度的高電阻率的電介質(zhì)材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的器件，其特征在于所述一個更多個導(dǎo)電組件(3、幻包括高 導(dǎo)電性的有機或無機材料、金屬材料或半導(dǎo)體氧化物，具有達(dá)到IOym的厚度。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的器件，其特征在于所述一個更多個半導(dǎo)體組件(1)包括共 價無機材料、單一離子材料、多化合物離子材料或有機材料，具有2nm與20μπι之間的至少 一個厚度。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的器件，其特征在于用具有達(dá)到10μ m的厚度的電介質(zhì)(6) 來封裝最終器件。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的器件，其特征在于其包括充當(dāng)電介質(zhì)O)的紙張組件的部 分；沉積在由有源有機或無機離子或共價半導(dǎo)體組成的纖維上的離散溝道區(qū)；由具有連續(xù) 結(jié)構(gòu)或互連島的導(dǎo)電氧化物或金屬組成的漏極、源極和柵極區(qū)。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的器件，其特征在于其由金屬電極類型(3)-紙張O)-半 導(dǎo)體(1)的結(jié)構(gòu)組成，其中，纖維素或生物有機紙張( 充當(dāng)電介質(zhì)材料，其每單位面積的 電荷容量是纖維分布和纖維如何在不同的機械緊湊平面中相互關(guān)聯(lián)的函數(shù)，漏極、源極(5) 區(qū)和柵電極(3)中的組件是或不是透明金屬，并且半導(dǎo)體是溝道組件。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的器件，其特征在于所述器件采取能夠從ON狀態(tài)切換到OFF 狀態(tài)或?qū)㈦姾碗娮有盘柗糯蟮腜型或η型場效應(yīng)晶體管的形狀，高度取決于與紙張相關(guān)且 優(yōu)選地與組成紙張的纖維的關(guān)聯(lián)性相關(guān)的每單位面積的電荷容量。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的器件，其特征在于所述器件的有源半導(dǎo)體層具有兩個沉 積的高導(dǎo)電性材料，在電導(dǎo)率方面基本上是相等的并以在Inm至1000 μ m范圍內(nèi)的距離相 互分離，分別稱為漏極和源極區(qū)(5)，并且其允許紙張的介電常數(shù)通過其組件的有效互連。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的器件，其特征在于漏極和源極區(qū)(5)由有機半導(dǎo)體、無 機共價或離子半導(dǎo)體組成，其呈現(xiàn)出比沉積在紙張上的半導(dǎo)體材料高至少三個數(shù)量級的電 導(dǎo)率，并且在其上面，已沉積稱為溝道區(qū)(1)的這些半導(dǎo)體，具有在2nm與20 μ m范圍內(nèi)的 厚度，該厚度具有與形成紙張O)的纖維的厚度基本相同或較低的數(shù)量級，允許在與溝道區(qū)毗鄰的區(qū)域中產(chǎn)生連續(xù)或半連續(xù)沉積，其被用作P或η型場效應(yīng)晶體管的漏極和源極區(qū) ⑶。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求15所述的器件，其特征在于所述溝道區(qū)(1)由有機、無機離子或 共價P或η型半導(dǎo)體組成，采取離散或連續(xù)形式，相隔在Inm至1000 μ m范圍內(nèi)的距離并具 有在2nm至20 μ m范圍內(nèi)的厚度，其中，該厚度具有與形成有機紙張O)的纖維相同或較低 的數(shù)量級，具有比用來形成漏極和源極區(qū)(5)的材料低至少三個數(shù)量級的電導(dǎo)率。
27.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的器件，其特征在于ρ或η型晶體管在不要求向柵電極施加 任何電信號電壓的情況下處于ON狀態(tài)，用于根據(jù)形成紙張的纖維中的每單位面積積聚的 電荷信號來切換關(guān)鍵模式或用于電子信號的放大模式。
28.根據(jù)權(quán)利要求15所述的器件，其特征在于用兩個互補ρ型和η型半導(dǎo)體(1、7)或 η型和ρ型半導(dǎo)體來代替意圖在紙張上使用的有源半導(dǎo)體，所述兩個互補ρ型和η型半導(dǎo)體 并置，相互間隔開在IOOnm與100 μ m范圍內(nèi)的距離。
29.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的器件，其特征在于要沉積在紙張上的兩個半導(dǎo)體通過被 用作充當(dāng)公共電極的每個的漏極和源極(5)的相同材料來相互接合。
30.根據(jù)權(quán)利要求14所述的器件，其特征在于所述纖維素材料或生物有機紙張(2)包 括通過再生、溶解或混合技術(shù)產(chǎn)生的天然纖維素纖維、合成或混合纖維，能夠控制永久性離 子和電負(fù)性程度。
全文摘要
本公開的實施例涉及使用并產(chǎn)生天然纖維素材料、合成或混合纖維(以下稱為紙張)及相應(yīng)生產(chǎn)工藝，其將同時用作產(chǎn)生稱為CMOS結(jié)構(gòu)電子器件的新場效應(yīng)電子或光電子效應(yīng)時的物理和電介質(zhì)支撐體，該器件的電子紙張現(xiàn)在稱為中介基板，其中，其功能取決于集聚電子和離子電荷的紙張的每單位面積上的電荷容量，所述每單位面積的容量取決于形成纖維沿紙張表面和厚度如何分布和壓實，以及接近最上表面的纖維如何被涂敷有源離子或共價半導(dǎo)體并允許基于整體或混合類型的新的集成中介基板構(gòu)思來產(chǎn)生柔性可自支持器件、可任意處理的器件。
文檔編號H01L51/05GK102047461SQ200980109925
公開日2011年5月4日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月20日
發(fā)明者E·M·考里亞·弗圖納托, R·費拉奧·德·帕伊瓦·馬丁斯 申請人:科學(xué)與技術(shù)學(xué)院里斯本新大學(xué)